DE112020000387T5 - Vorrichtungen und Verfahren zur Vorspannung von Leistungsverstärkern - Google Patents

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Abstract

Vorrichtungen und Verfahren zum Vorspannen von Leistungsverstärkern werden hierin offenbart. In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Leistungsverstärker einen Bipolartransistor mit einer durch ein Vorspannungsnetzwerk vorgespannten Basis, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Reaktanz aufweist, die eine Impedanz der Transistorbasis steuert, um eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche zu erreichen. Beispielsweise kann das Vorspannungsnetzwerk eine Frequenzantwort aufweisen, wie etwa eine Hochband- oder Bandpassantwort, die den Einfluss des Leistungspegels auf die Phasenverzerrung (AM/PM) verringert.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf elektronische Systeme, und insbesondere auf Leistungsverstärker für Hochfrequenzelektronik (HF).
  • Beschreibung verwandter Technologie
  • Leistungsverstärker werden in Hochfrequenzkommunikationssystemen (HF-Kommunikationssysteme) eingesetzt, um HF-Signale für die Übertragung durch Antennen zu verstärken. Es kann wichtig sein, die Leistung der HF-Signalübertragung durch Antennen zu verwalten, um die Batterielebensdauer zu verlängern und/oder für ein geeignetes Übertragungsleistungsniveau zu sorgen.
  • Beispiele für Hochfrequenz-(HF)-Kommunikationssysteme mit einem oder mehreren Leistungsverstärkern umfassen ohne Beschränkung der Allgemeinheit Mobiltelefone, Tablets, Basisstationen, Netzwerkzugangspunkte, Laptops und tragbare Elektronik (Wearables). Leistungsverstärker sorgen für eine Verstärkung von HF-Signalen, die in einem Frequenzbereich von etwa 30 kHz bis 300 GHz liegen, wie beispielsweise im Bereich von etwa 450 MHz bis etwa 90 GHz bestimmter Kommunikationsstandards.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Mobilvorrichtung. Die Mobilvorrichtung umfasst einen Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzeingangssignal zu erzeugen, ein Frontendsystem mit einem Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu empfangen und ein Hochfrequenzausgangssignal auszugeben, und eine Antenne, welche dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzausgangssignal drahtlos zu übertragen. Der Leistungsverstärker umfasst einen Leistungsverstärkertransistor, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu verstärken, und ein Vorspannungsnetzwerk, welches dazu ausgelegt ist, einen Eingang des Leistungsverstärkertransistors mit einer Gleichspannungsvorspannung zu beaufschlagen. Das Vorspannungsnetzwerk weist eine Reaktanz auf, die dazu dient, eine Phasenantwort des Leistungsverstärkers abzuflachen.
  • In manchen Ausführungsformen ist die Reaktanz so ausgestaltet, dass eine intrinsische Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors nachverfolgt wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Vorspannungsimpedanz, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz auf, die die elektrisch zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und eine Bezugsspannung geschaltet ist. Gemäß einiger Ausführungsformen weist die Vorspannungsimpedanz einen ersten Widerstand, und die Shuntimpedanz eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Kondensator auf. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst die Shuntimpedanz weiterhin eine Induktivität in Reihenschaltung mit dem zweiten Widerstand und dem Kondensator. Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Bezugsspannung eine Massespannung.
  • In etlichen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Bipolartransistor, dessen Basis dem Eingang entspricht.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Feldeffekttransistor mit einem Gateanschluss, der dem Eingang entspricht.
  • In manchen Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk einen Widerstand und einen Kondensator, die parallel zueinander zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet sind.
  • In etlichen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor als eine Vielzahl von Transistorelementen ausgebildet, die parallel zueinander betrieben werden. In Übereinstimmung mit einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk eine Vielzahl von Widerständen und eine Vielzahl von Kondensatoren, von denen jeder der Vielzahl von Widerstände parallel zu einem jeweiligen der Vielzahl von Kondensatoren zwischen die Gleichspannungsvorspannung und einen Eingang eines entsprechenden der Vielzahl von Transistorelementen geschaltet ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet sind, und einen Widerstand parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators und der Induktivität auf.
  • Gemäß einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst der Leistungsverstärker eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe, und der Leistungsverstärkertransistor ist in die Ausgangsstufe des Leistungsverstärkers eingebaut.
  • In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Leistungsverstärkersystem. Das Leistungsverstärkersystem weist eine Vorspannungssteuerungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannungsvorspannung zu erzeugen, und einen Leistungsverstärker auf, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzeingangssignal zu empfangen und ein Hochfrequenzausgangssignal auszugeben. Der Leistungsverstärker umfasst einen Leistungsverstärkertransistor, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu verstärken, und ein Vorspannungsnetzwerk, welches dazu ausgelegt ist, einen Eingang des Leistungsverstärkertransistors mit der Gleichspannungsvorspannung zu beaufschlagen. Das Vorspannungsnetzwerk weist eine Reaktanz auf, die dazu dient, eine Phasenantwort des Leistungsverstärkers abzuflachen.
  • In manchen Ausführungsformen ist die Reaktanz so ausgestaltet, dass eine intrinsische Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors nachverfolgt wird.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Vorspannungsimpedanz, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz auf, die die elektrisch zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und eine Bezugsspannung geschaltet ist. Gemäß einiger Ausführungsformen weist die Vorspannungsimpedanz einen ersten Widerstand, und die Shuntimpedanz eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Kondensator auf. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Shuntimpedanz weiterhin eine Induktivität in Reihenschaltung mit dem zweiten Widerstand und dem Kondensator. Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Bezugsspannung eine Massespannung.
  • In etlichen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Bipolartransistor, dessen Basis dem Eingang entspricht.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Feldeffekttransistor mit einem Gateanschluss, der dem Eingang entspricht.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk einen Widerstand und einen Kondensator, die parallel zueinander zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet sind.
  • In etlichen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor als eine Vielzahl von Transistorelementen ausgebildet, die parallel zueinander betrieben werden. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk eine Vielzahl von Widerständen und eine Vielzahl von Kondensatoren, von denen jeder der Vielzahl von Widerstände parallel zu einem jeweiligen der Vielzahl von Kondensatoren zwischen die Gleichspannungsvorspannung und einen Eingang eines entsprechenden der Vielzahl von Transistorelementen geschaltet ist.
  • In manchen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet sind, und einen Widerstand parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators und der Induktivität auf.
  • In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Leistungsverstärker eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe, und der Leistungsverstärkertransistor ist in die Ausgangsstufe des Leistungsverstärkers eingebaut.
  • In bestimmten Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Verfahren zum Vorspannen eines Leistungsverstärkers. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen einer Gleichspannungsvorspannung mittels einer Vorspannungssteuerungsschaltung, ein Empfangen eines Hochfrequenzeingangssignals als Eingang für einen Leistungsverstärker, ein Verstärken des Hochfrequenzeingangssignals mittels eines Leistungsverstärkertransistors des Leistungsverstärkers, und ein Vorspannen eines Eingangs des Leistungsverstärkertransistors mit der Gleichspannungsvorspannung mittels eines Vorspannungsnetzwerks des Leistungsverstärkers, umfassend ein Abflachen einer Phasenantwort des Leistungsverstärkers mit einer Reaktanz des Vorspannungsnetzwerks.
  • In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin ein Nachverfolgen einer intrinsischen Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors mit der Reaktanz des Vorspannungsnetzwerks.
  • In etlichen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Vorspannungsimpedanz, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz auf, die die elektrisch zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und eine Bezugsspannung geschaltet ist. Gemäß einiger Ausführungsformen weist die Vorspannungsimpedanz einen ersten Widerstand, und die Shuntimpedanz eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Kondensator auf. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Shuntimpedanz weiterhin eine Induktivität in Reihenschaltung mit dem zweiten Widerstand und dem Kondensator. Gemäß einiger Ausführungsformen ist die Bezugsspannung eine Massespannung.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Bipolartransistor, dessen Basis dem Eingang entspricht.
  • In einer Anzahl von Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor ein Feldeffekttransistor mit einem Gateanschluss, der dem Eingang entspricht.
  • In manchen Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk einen Widerstand und einen Kondensator, die parallel zueinander zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet sind.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Leistungsverstärkertransistor als eine Vielzahl von Transistorelementen ausgebildet, die parallel zueinander betrieben werden. In Übereinstimmung mit manchen Ausführungsformen umfasst das Vorspannungsnetzwerk eine Vielzahl von Widerständen und eine Vielzahl von Kondensatoren, von denen jeder der Vielzahl von Widerstände parallel zu einem jeweiligen der Vielzahl von Kondensatoren zwischen die Gleichspannungsvorspannung und einen Eingang eines entsprechender der Vielzahl von Transistorelementen geschaltet ist. In Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen weist das Vorspannungsnetzwerk eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet sind, und einen Widerstand parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators und der Induktivität auf. Gemäß etlicher Ausführungsformen umfasst der Leistungsverstärker eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe, und der Leistungsverstärkertransistor ist in die Ausgangsstufe des Leistungsverstärkers eingebaut.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Kommunikationsnetzwerks.
    • 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems.
    • 3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems.
    • 4 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer Ausführungsform.
    • 5 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 6 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 7 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 8 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 9 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 10 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers gemäß einer weiteren Ausführungsform.
    • 11A zeigt ein Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Leistung.
    • 11B zeigt ein Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Leistung.
    • 12A zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung.
    • 12B zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung.
    • 13A zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung.
    • 13B zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung.
    • 14A ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines gehäusten Moduls.
    • 14B ist ein schematisches Diagramm eines Querschnitts des gehäusten Moduls aus 14A, das entlang der Linien 14B-14B veranschaulicht wurde.
    • 15 ist eine schematische Darstellung einer mobilen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bestimmter Ausführungsformen stellt verschiedene Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen dar. Die hier beschriebenen Innovationen können jedoch auf vielfältige Weise verkörpert werden, z.B. durch die Definition und in dem Umfang der Ansprüche. In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen gleichartige Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente bezeichnen können. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente beinhalten können, als in einer Zeichnung und/oder einer Teilmenge der in einer Zeichnung dargestellten Elemente dargestellt sind. Darüber hinaus können einige Ausführungsformen jede geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
  • Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunication Union; ITU) ist eine Sonderorganisation der Vereinten Nationen (UN), die für globale Fragen der Informations- und Kommunikationstechnologien, einschließlich der gemeinsamen globalen Nutzung des Frequenzspektrums, zuständig ist.
  • Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine Zusammenarbeit zwischen Gruppen von Telekommunikations-Standardisierungsbehörden auf der ganzen Welt, wie der Association of Radio Industries and Businesses (ARIB), dem Telecommunications Technology Committee (TTC), der China Communications Standards Association (CCSA), der Alliance for Telecommunications Industry Solutions (ATIS), der Telecommunications Technology Association (TTA), dem European Telecommunications Standards Institute (ETSI) und der Telecommunications Standards Development Society India (TSDSI).
  • Im Rahmen der ITU entwickelt und pflegt 3GPP technische Spezifikationen für eine Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise die Technologie der zweiten Generation (2G) (z.B. Global System for Mobile Communications (GSM) und Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)), die Technologie der dritten Generation (3G) (z.B. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) und High Speed Packet Access (HSPA)), sowie die Technologie der vierten Generation (4G) (z.B. Long Term Evolution (LTE) und LTE-Advanced).
  • Die von 3GPP kontrollierten technischen Spezifikationen können durch Spezifikationsversionen, die sich über mehrere Jahre erstrecken und eine Vielzahl neuer Funktionen und Entwicklungen spezifizieren können, erweitert und überarbeitet werden.
  • In einem Beispiel führte 3GPP in Release 10 die Carrier Aggregation (Trägeraggregation; CA) für LTE ein. Obwohl ursprünglich mit zwei Downlink-Carriern (Downlink-Trägern) eingeführt, erweiterte 3GPP in Release 14 die Carrier-Aggregation auf bis zu fünf Downlink-Carrier und bis zu drei Uplink-Carrier (Uplink-Träger). Weitere Beispiele für neue Funktionen und Entwicklungen, die durch 3GPP-Releases bereitgestellt werden, sind unter anderem License Assisted Access (LAA), Enhanced LAA (eLAA), Narrowband Internet of things (NB-IOT), Vehicle-to-Everything (V2X) und High Power User Equipment (HPUE).
  • 3GPP hat in Release 15 die Phase 1 der Technologie der fünften Generation (5G) eingeführt und plant die Einführung der Phase 2 der 5G-Technologie in Release 16 (geplant für 2019). Spätere 3GPP-Versionen werden die 5G-Technologie weiter entwickeln und erweitern. Die 5G-Technologie wird hier auch als 5G New Radio (NR) bezeichnet.
  • 5G NR unterstützt oder plant die Unterstützung einer Vielzahl von Funktionen, wie z.B. Kommunikation über das Millimeterwellenspektrum, Strahlformbarkeit, Wellenformen mit hoher spektraler Effizienz, Kommunikation mit niedriger Latenzzeit, multiple Funknumerologie und/oder nicht-orthogonalen Mehrfachzugriff (NOMA). Obwohl solche HF-Funktionalitäten den Netzwerken Flexibilität bieten und die Benutzerdatenraten erhöhen, kann die Unterstützung solcher Funktionen eine Reihe von technischen Herausforderungen mit sich bringen.
  • Die hier enthaltenen Lehren gelten für eine Vielzahl von Kommunikationssystemen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kommunikationssysteme, die hochentwickelte (Advanced) Mobilfunktechnologien wie LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro und/oder 5G NR verwenden.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kommunikationsnetzes 10. Das Kommunikationsnetzwerk 10 beinhaltet eine Makrozellen-Basisstation 1, eine Kleinzellen-Basisstation 3 und verschiedene Beispiele für Benutzereinrichtungen („user equipment“, UE), einschließlich einer ersten mobilen Vorrichtung 2a, eines drahtlos verbundenen Autos 2b, eines Laptops 2c, einer stationären drahtlosen Vorrichtung 2d, eines drahtlos verbundenen Zuges 2e, einer zweiten mobilen Vorrichtung 2f und einer dritten mobilen Vorrichtung 2g.
  • Obwohl in 1 spezifische Beispiele für Basisstationen und Benutzereinrichtungen dargestellt sind, kann ein Kommunikationsnetzwerk Basisstationen und Benutzereinrichtungen/Endgeräte unterschiedlichster Art und/oder Anzahl beinhalten.
  • In dem dargestellten Beispiel beinhaltet das Kommunikationsnetzwerk 10 beispielsweise die Makrozellen-Basisstation 1 und die Kleinzellen-Basisstation 3. Die Kleinzellenbasisstation 3 kann mit relativ geringerer Leistung, geringerer Reichweite und/oder mit weniger gleichzeitigen Benutzern im Vergleich zur Makrozellenbasisstation 1 betrieben werden. Die Kleinzellenbasisstation 3 kann auch als Femtozelle, Picozelle oder Mikrozelle bezeichnet werden. Obwohl das Kommunikationsnetzwerk 10 so dargestellt ist, dass es zwei Basisstationen beinhaltet, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so implementiert werden, dass es mehr oder weniger Basisstationen und/oder Basisstationen anderer Typen umfasst.
  • Obwohl verschiedene Beispiele für Benutzereinrichtungen gezeigt werden, sind die hier enthaltenen Lehren auf eine Vielzahl von Benutzereinrichtungen anwendbar, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Mobiltelefone, Tablets, Laptops, IoT-Geräte, tragbare Elektronik („Wearables“), Teilnehmernetzgeräte („customer premises equipment“, CPE), drahtlos verbundene Fahrzeuge, drahtlose Wiedergabeeinrichtungen und/oder eine Vielzahl anderer Kommunikationseinrichtungen. Darüber hinaus umfasst die Benutzereinrichtung nicht nur derzeit verfügbare Kommunikationsvorrichtungen, die in einem Mobilfunknetz betrieben werden, sondern auch später entwickelte Kommunikationsvorrichtungen, die mit den hier beschriebenen und beanspruchten erfinderischen Systemen, Prozessen, Verfahren, Methoden und Vorrichtungen leicht realisierbar sind.
  • Das dargestellte Kommunikationsnetzwerk 10 von 1 unterstützt die Kommunikation mit einer Vielzahl von Mobilfunktechnologien, darunter beispielsweise 4G LTE und 5G NR. In bestimmten Implementierungen ist das Kommunikationsnetzwerk 10 weiter angepasst, um ein drahtloses lokales Netzwerk (WLAN), wie beispielsweise WiFi, bereitzustellen. Obwohl verschiedene Beispiele für Kommunikationstechnologien angegeben wurden, kann das Kommunikationsnetzwerk 10 so angepasst werden, dass es eine breite Vielzahl von Kommunikationstechnologien unterstützt.
  • In 1 sind verschiedene Kommunikationsverbindungen des Kommunikationsnetzes 10 dargestellt. Die Kommunikationsverbindungen können auf vielfältige Weise geduplext werden, z.B. durch Frequenzmultiplexing (FDD) und/oder Zeitduplexing (TDD). FDD ist eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die verschiedene Frequenzen zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet. FDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten. Im Gegensatz dazu ist TDD eine Art von Hochfrequenzkommunikation, die etwa die gleiche Frequenz zum Senden und Empfangen von Signalen verwendet und bei der Sende- und Empfangskommunikation zeitlich geschaltet werden. TDD kann eine Reihe von Vorteilen bieten, wie z.B. die effiziente Nutzung des Spektrums und die variable Aufteilung des Durchsatzes zwischen Sende- und Empfangsrichtung.
  • In bestimmten Implementierungen können Benutzereinrichtungen mit einer Basisstation über eine oder mehrere der Technologien 4G LTE, 5G NR und WiFi kommunizieren. In bestimmten Implementierungen wird Enhanced License Assisted Access (eLAA) verwendet, um einen oder mehrere lizenzierte Frequenzträger (z.B. lizenzierte 4G LTE- und/oder 5G NR-Frequenzen) mit einem oder mehreren nicht lizenzierten Trägern (z.B. unlizenzierte WiFi-Frequenzen) zusammenzufassen.
  • Wie in 1 dargestellt, umfassen die Kommunikationsverbindungen nicht nur Kommunikationsverbindungen zwischen UE und Basisstationen, sondern auch UE zu UE Kommunikationen und Basisstation zu Basisstation Kommunikationen. So kann das Kommunikationsnetzwerk 10 beispielsweise zur Unterstützung von Self-Fronthaul und/oder Self-Backhaul implementiert werden (z.B. zwischen Mobilgerät 2g und Mobilgerät 2f).
  • Die Kommunikationsverbindungen können über eine Vielzahl von Frequenzen betrieben werden. In bestimmten Implementierungen wird die Kommunikation mit der 5G NR-Technologie über ein oder mehrere Frequenzbänder unterstützt, die kleiner als 6 Gigahertz (GHz) und/oder über ein oder mehrere Frequenzbänder, die größer als 6 GHz sind. So können die Kommunikationsverbindungen beispielsweise den Frequenzbereich 1 (FR1), den Frequenzbereich 2 (FR2) oder eine Kombination davon bedienen. In einer Ausführungsform unterstützen eine oder mehrere der mobilen Vorrichtungen eine HPUE-Leistungsklassenspezifikation.
  • In bestimmten Implementierungen kommunizieren eine Basisstation und/oder eine Benutzereinrichtung mittels Strahlformung (Beamforming). So kann die Strahlformung beispielsweise verwendet werden, um die Signalstärke zu fokussieren, um Wegverluste zu überwinden, wie beispielsweise hohe Verluste bei der Kommunikation über hohe Signalfrequenzen. In bestimmten Ausführungsformen kommunizieren Benutzereinrichtungen, wie beispielsweise ein oder mehrere Mobiltelefone, mittels Strahlformung auf Millimeterwellenfrequenzbändern im Bereich von 30 GHz bis 300 GHz und/oder oberen Zentimeterwellenfrequenzen im Bereich von 6 GHz bis 30 GHz, insbesondere 24 GHz bis 30 GHz.
  • Verschiedene Benutzer des Kommunikationsnetzes 10 können verfügbare Netzwerkressourcen, wie beispielsweise das verfügbare Frequenzspektrum, auf vielfältige Weise gemeinsam nutzen.
  • In einem Beispiel wird der Frequency Division Multiple Access (FDMA) verwendet, um ein Frequenzband in mehrere Frequenzträger aufzuteilen. Zusätzlich werden einem bestimmten Benutzer ein oder mehrere Träger zugeordnet. Beispiele für FDMA sind unter anderem Single Carrier FDMA (SC-FDMA) und Orthogonal FDMA (OFDMA). OFDMA ist eine Mehrträgertechnologie, die die verfügbare Bandbreite in mehrere zueinander orthogonale Schmalbandunterträger unterteilt, die verschiedenen Benutzern separat zugeordnet werden können.
  • Weitere Beispiele für den gemeinsamen Zugriff (Shared Access) umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Zeitmultiplex-Mehrfachzugriff (TDMA), bei dem einem Benutzer bestimmte Zeitschlitze für die Nutzung einer Frequenzressource zugewiesen werden, Codemultiplex-Mehrfachzugriff (CDMA), bei dem eine Frequenzressource von verschiedenen Benutzern gemeinsam genutzt wird, indem jedem Benutzer ein eindeutiger Code zugewiesen wird, Raummultiplex-Mehrfachzugriff (SDMA), bei dem Strahlformung verwendet wird, um einen gemeinsamen Zugriff durch räumliche Aufteilung bereitzustellen, und nicht-orthogonaler Mehrfachzugriff (NOMA), bei dem die Leistungsdomäne für Mehrfachzugriff verwendet wird. So kann NOMA beispielsweise verwendet werden, um mehrere Benutzer mit derselben Frequenz, Zeit und/oder demselben Code, aber mit unterschiedlichen Leistungsstufen zu bedienen.
  • Enhanced Mobile Broadband (eMBB) bezeichnet eine Technologie zur Steigerung der Systemkapazität von LTE-Netzen. So kann sich eMBB beispielsweise auf Kommunikationen mit einer maximalen Datenrate von mindestens 10Gbps und einem Minimum von 100Mbps für jeden Benutzer beziehen. Hochzuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (uRLLC) bezieht sich auf Technologien für die Kommunikation mit sehr niedriger Latenzzeit, z.B. weniger als 2 Millisekunden. uRLLC kann für handlungskritische Kommunikationen, wie z.B. für das autonome Fahren und/oder Fernchirurgieanwendungen, verwendet werden. Massive maschinenartige Kommunikation (mMTC) bezieht sich auf kostengünstige Kommunikationen mit niedriger Datenrate, die mit drahtlosen Verbindungen zu Alltagsgegenständen verknüpft sind, wie sie beispielsweise mit Internet of Things (loT) Anwendungen verknüpft sind.
  • Das Kommunikationsnetzwerk 10 von 1 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von erweiterten bzw. hochentwickelten (Advanced) Kommunikationsfunktionen zu unterstützen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, eMBB, uRLLC und/oder mMTC.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems 20. Das dargestellte Leistungsverstärkersystem 20 weist eine Antennenzugriffsschaltung 21, eine Antenne 22, einen Richtkoppler 24, eine Leistungssteuerungsschaltung 30, eine Vorspannungssteuerungsschaltung 31, einen Leistungsverstärker 32, einen Sendeempfänger 33 und einen Basisbandprozessor 34 auf.
  • Auch wenn 2 eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems veranschaulicht, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärkersysteme anwendbar. Beispielsweise kann ein Leistungsverstärkersystem mehr oder weniger Komponenten, eine andere Anordnung von Komponenten und/oder auf andere Art und Weise ausgestaltete Komponenten aufweisen.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Sendeempfänger 33 eine Leistungsverstärkersteuerungsschaltung 36, einen I/Q-Modulator 37, einen Mischer 38 und einen Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 39. Wenngleich in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, kann der Sendeempfänger 33 auch Signale verarbeiten, die von ein oder mehreren Antennen (beispielsweise der Antenne 22 und/oder anderen Antennen) auf ein oder mehreren Empfangspfaden empfangen werden. Weiterhin kann der Sendeempfänger 33 auf andere Arten implementiert werden, einschließlich - und ohne Beschränkung der Allgemeinheit - mittels unterschiedlicher Ausgestaltungen von Sendepfaden, Beobachtungspfaden und/oder Leistungsverstärkersteuerschaltungen.
  • Der Basisbandprozessor 34 kann verwendet werden, um ein Inphasen-(I)-Signal und ein Quadratur-(Q)-Signal zu erzeugen, die verwendet werden können, um eine sinusförmige Welle oder ein Signal mit einer gewünschten Amplitude, Frequenz und Phase darzustellen. So kann beispielsweise das 1-Signal verwendet werden, um eine phasengleiche Komponente der sinusförmigen Welle darzustellen, und das Q-Signal kann verwendet werden, um eine Quadraturkomponente der sinusförmigen Welle darzustellen, was eine äquivalente Darstellung der sinusförmigen Welle sein kann. In bestimmten Implementierungen können die I- und Q-Signale dem I/Q-Modulator 37 in einem digitalen Format zur Verfügung gestellt werden. Der Basisbandprozessor 34 kann jeder geeignete Prozessor sein, der zur Verarbeitung eines Basisbandsignals konfiguriert ist. So kann beispielsweise der Basisbandprozessor 34 einen digitalen Signalprozessor, einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Kern oder eine beliebige Kombination davon beinhalten. Darüber hinaus können in einigen Implementierungen zwei oder mehr Basisbandprozessoren 34 in das Leistungsverstärkersystem 20 integriert werden.
  • Der I/Q-Modulator 37 kann dazu ausgelegt sein, die I- und Q-Signale von dem Basisbandprozessor 34 zu empfangen und die I- und Q-Signale zur Erzeugung eines HF-Signals zu verarbeiten. So kann beispielsweise der I/Q-Modulator 37 Digital-zu-AnalogWandler (DAC), die konfiguriert sind, um die I- und Q-Signale in ein analoges Format umzuwandeln, Mischer zur Hochkonvertierung der I- und Q-Signale in Hochfrequenz und einen Signalkombinierer zur Kombination der hochkonvertierten I- und Q-Signale in ein HF-Signal, das für die Verstärkung durch den Leistungsverstärker 32 geeignet ist, beinhalten. In bestimmten Implementierungen kann der I/Q-Modulator 37 ein oder mehrere Filter beinhalten, die dazu ausgelegt sind, den Frequenzgehalt von darin verarbeiteten Signale zu filtern.
  • Der Leistungsverstärker 32 kann das HF-Signal von dem I/Q-Modulator 37 empfangen und im Falle der Aktivierung ein verstärktes HF-Signal über die Antennenzugriffsschaltung 21 an die Antenne 22 bereitstellen. Die Antennenzugriffsschaltung 21 kann auf vielfältigste Arten implementiert werden, und kann beispielsweise ein oder mehrere Schalter, Filter, Duplexer, Diplexer, Triplexer, Quadplexer, Zirkulatoren und/oder andere Komponenten beinhalten, die dazu geeignet sind, für einen Zugriff auf die Antenne 22 zu sorgen. Der Richtkoppler 24 kann zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 32 und dem Eingang der Antennenzugriffsschaltung 21 positioniert werden, wodurch es ermöglicht wird, dass die Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 32 gemessen wird, ohne dass darin Einspeiseverluste der Antennenzugriffsschaltung 21 enthalten wären. Andere Konfigurationen der Leistungsmessung sind jedoch ebenfalls möglich.
  • In der dargestellten Konfiguration wird das erfasste Ausgangssignal des Richtkopplers 24 dem Mischer 38 bereitgestellt, welcher das erfasste Ausgangssignal mit einem Referenzsignal geregelter Frequenz multipliziert. Der Mischer 38 dient dazu, ein heruntergemischtes Signal durch Abwärtsmischung des Frequenzgehaltes des erfassten Ausgangssignals zu erzeugen. Das heruntergemischte Signal kann dem ADC 39 zur Verfügung gestellt werden, welcher das heruntergemischte Signal in ein digitales Format konvertieren kann, das für eine Verarbeitung durch den Basisbandprozessor 34 geeignet ist. Durch Einfügen eines Rückkopplungspfades zwischen dem Ausgang des Leistungsverstärkers 32 und dem Basisbandprozessor 34 kann der Basisbandprozessor 34 so eingestellt werden, dass er die I- und Q-Signale dynamisch anpasst, um den Betrieb des Leistungsverstärkersystems 20 zu optimieren. Beispielsweise kann eine Anpassung des Leistungsverstärkersystems 20 in dieser Weise dazu beitragen, dass die PAE und/oder die Linearität des Leistungsverstärkers 32 geregelt wird.
  • In der dargestellten Konfiguration empfängt die Leistungssteuerungsschaltung 30 ein Leistungssteuersignal von dem Sendeempfänger 33 und steuert die Versorgungsspannungen des Leistungsverstärkers 32. In bestimmten Ausführungsvarianten ist der Sendeempfänger 33 elektrisch mit der Leistungssteuerungsschaltung 30 über eine serielle Schnittstelle verbunden, und die Leistungssteuerungsschaltung 30 empfängt das Leistungssteuersignal über die serielle Schnittstelle.
  • Wie in 2 gezeigt erzeugt die Leistungssteuerungsschaltung 30 eine erste Versorgungsspannung VCC1 zur Versorgung einer Eingangsstufe des Leistungsverstärkers 32 und eine zweite Versorgungsspannung VCC2 zur Versorgung einer Ausgangsstufe des Leistungsverstärkers 32. Die Leistungssteuerungsschaltung 30 kann das Spannungsniveau der ersten Versorgungsspannung VCC1 und/oder der zweiten Versorgungsspannung VCC2 steuern, um die PAE des Leistungsverstärkersystems 20 zu verbessern. Auch wenn eine Ausführungsform mit zwei steuerbaren Versorgungsspannungen gezeigt wird, kann eine Leistungssteuerungsschaltung die Spannungsniveaus von mehr oder weniger Versorgungsspannungen regeln. In bestimmten Ausführungsvarianten arbeitet ein Leistungsverstärker mit ein oder mehreren steuerbaren Versorgungsspannungen und/oder ein oder mehreren im Wesentlichen konstanten Versorgungsspannungen.
  • In der dargestellten Ausführungsform weist das Leistungssteuersignal die Leistungssteuerungsschaltung 30 dazu an, in einem bestimmten Versorgungssteuermodus zu arbeiten, wie etwa einen Nachverfolgungsmodus der mittleren Leistung („average power tracking“, APT), einen Einhüllendennachverfolgungsmodus („envelope tracking“, ET), einen Modus mit konstanter Versorgung oder einen anderen geeigneten Energieversorgungsmodus. Daher steuert in dieser Ausführungsform die Leistungsverstärkersteuerungsschaltung 36 des Sendeempfängers 33 den ausgewählten Versorgungssteuermodus.
  • Wie in 2 gezeigt empfängt die Vorspannungssteuerschaltung 31 ein Vorspannungssteuersignal von dem Sendeempfänger 33 und erzeugt Vorspannungssteuersignale für den Leistungsverstärker 32. Zusätzlich erzeugt die Vorspannungssteuerschaltung 31 die Vorspannungssteuersignale (beispielsweise Vorspannungen) auf der Basis des Vorspannungssteuersignals. In bestimmten Ausführungsvarianten ist der Sendeempfänger 33 elektrisch mit der Vorspannungssteuerschaltung 31 über eine serielle Schnittstelle verbunden, und das Vorspannungssteuersignal entspricht einem Steuerwort, welches über die serielle Schnittstelle empfangen wird.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems 100. Das Leistungsverstärkersystem 100 umfasst einen Leistungsverstärker 70, eine Leistungssteuerungsschaltung 71 und eine Vorspannungssteuerschaltung 72.
  • Auch wenn 3 eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkersystems veranschaulicht, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärkersysteme anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 70 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, ein Eingangsstufenvorspannungsnetzwerk 75, ein Ausgangsstufenvorspannungsnetzwerk 76, einen Eingangsstufenbipolartransistor 81, einen Ausgangsstufenbipolartransistor 82, eine Eingangsstufenanpassungsschaltung 83, eine Zwischenstufenanpassungsschaltung 84 und eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85.
  • Auch wenn der dargestellte Leistungsverstärker 70 zwei Stufen aufweist, sind andere Konfigurationen ebenfalls möglich, einschließlich zum Beispiel Leistungsverstärker, welche eine Stufe aufweisen, oder Leistungsverstärker, welche drei oder mehr Stufen aufweisen. Auch wenn der dargestellte Leistungsverstärker 70 unter Nutzung von Bipolartransistoren aufgebaut ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auch auf Konfigurationen mit Feldeffekttransistoren anwendbar.
  • Wie in 3 gezeigt, empfängt der Leistungsverstärker 70 ein HF-Eingangssignal RFin, welches mittels des Eingangsstufenbipolartransistors 81 verstärkt wird. Ein Kollektor des Eingangsstufenbipolartransistors 81 erzeugt ein verstärktes HF-signal, welches an einer Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 bereitgestellt wird. Der Ausgangsstufenbipolartransistor 82 verstärkt das verstärkte HF-Signal weiter, so dass das HF-Ausgangssignal RFout erzeugt wird. Wie in 3 gezeigt sind die Emitter des Eingangsstufenbipolartransistors 81 und des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 elektrisch mit einer ersten Spannung V1 verbunden, die beispielsweise eine Massespannung sein kann.
  • Wie sich für den Fachmann erschließt, sorgen die Eingangsstufenanpassungsschaltung 83, die Zwischenstufenanpassungsschaltung 84 und die Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85 für eine Impedanzanpassung, so dass die HF-Leistungsfähigkeit verbessert wird. In bestimmten Ausführungsvarianten haben die Eingangsstufenanpassungsschaltung 83, die Zwischenstufenanpassungsschaltung 84 und die Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85 ein oder mehrere weitere Funktionen, wie etwa Gleichspannungsblockade.
  • Der Leistungsverstärker 70 oder 3 wird mittels einer ersten Versorgungsspannung VCC1 und einer zweiten Versorgungsspannung VCC2 betrieben. Die erste Versorgungsinduktivität 73 ist elektrisch zwischen der ersten Versorgungsspannung VCC1 und dem Kollektor des Eingangsstufenbipolartransistors 81 gekoppelt, und die zweite Versorgungsinduktivität 74 ist elektrisch zwischen der zweiten Versorgungsspannung VCC2 und dem Kollektor des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 gekoppelt. Die erste Versorgungsinduktivität 73 und die zweite Versorgungsinduktivität 74 können unterstützend bei der Versorgung des Leistungsverstärkers 70 wirken, und zugleich eine Impedanz aufweisen, die ausreichend ist, um von dem Leistungsverstärker 70 erzeugte HF-Signale daran zu hindern, die erste Versorgungsspannung VCC1 und die zweite Versorgungsspannung VCC2 zu erreichen.
  • In bestimmten Ausführungsvarianten kann die Leistungssteuerungsschaltung 71 in einem ausgewählten Versorgungssteuermodus arbeiten, wie etwa einen Nachverfolgungsmodus der mittleren Leistung („average power tracking“, APT), einen Einhüllendennachverfolgungsmodus („envelope tracking“, ET), einen Modus mit konstanter Versorgung oder einen anderen geeigneten Energieversorgungsmodus. Zusätzlich empfängt die Leistungssteuerungsschaltung 71 ein Leistungssteuersignal, welches die Leistungssteuerungsschaltung 71 dazu anweist, in einem ausgewählten Versorgungssteuermodus zu arbeiten. In einer Ausführungsform wird das Leistungssteuersignal über eine serielle Schnittstelle empfangen, wie etwa eine mobile Industrieprozessorschnittelle („Mobile Industry Processor Interface“, MIPI) eines HF-Frontendbusses („RF front end“, RFFE).
  • Wie in 3 gezeigt, erzeugt die Leistungssteuerungsschaltung 71 eine erste Versorgungsspannung Vcci zur Versorgung des Eingangsstufenbipolartransistors 81 des Leistungsverstärkers 70 und eine zweite Versorgungsspannung VCC2 zur Versorgung des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 des Leistungsverstärkers 70.
  • Die Leistungssteuerungsschaltung 71 steuert die Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung VCC1 und/oder der zweiten Versorgungsspannung VCC2 auf der Basis des ausgewählten Versorgungssteuermodus. In einem Beispiel - wenn der ausgewählte Versorgungssteuermodus ein Einhüllendennachverfolgungsmodus ist - steuert die Leistungssteuerungsschaltung 71 die die Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung VCC1 und/oder der zweiten Versorgungsspannung VCC2, um eine Signaleinhüllende des von dem Leistungsverstärker 70 verstärkten Signals RFin nachzuverfolgen. In einem anderen Beispiel - wenn der ausgewählte Versorgungssteuermodus ein Nachverfolgungsmodus der mittleren Leistung ist - steuert die Leistungssteuerungsschaltung 71 die die Spannungspegel der ersten Versorgungsspannung VCC1 und/oder der zweiten Versorgungsspannung VCC2 basierend auf einer mittleren Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers 70.
  • Das Eingangsstufenvorspannungsnetzwerk 75 wird verwendet, um eine Eingangsstufenvorspannung der Vorspannungssteuerschaltung 72 der Basis des Eingangsstufenbipolartransistors 81 zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich wird das Ausgangsstufenvorspannungsnetzwerk 76 dazu verwendet, um eine Ausgangsstufenvorspannung der Vorspannungssteuerschaltung 72 der Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 zur Verfügung zu stellen. In der dargestellten Ausführungsform steuert die Vorspannungssteuerschaltung 72 einen Spannungspegel der Eingangsstufenvorspannung und einen Spannungspegel der Ausgangsstufenvorspannung. Außerdem empfängt die Vorspannungssteuerschaltung 72 ein Vorspannungssteuersignal, welches Information beinhaltet, die auf ausgewählte Vorspannungspegel hinweist. In einer Ausführungsform wird das Vorspannungssteuersignal über eine serielle Schnittstelle empfangen, wie etwa einen MIPI RFFE Bus.
  • Der Leistungsverstärker 70 umfasst ein Eingangsstufenvorspannungsnetzwerk 75 zum Vorspannen des Eingangsstufenbipolartransistors 81 und ein Ausgangsstufenvorspannungsnetzwerk 76 zum Vorspannen des Ausgangsstufenbipolartransistors 82. Das Eingangsstufenvorspannungsnetzwerk 75 und/oder das Ausgangsstufenvorspannungsnetzwerk 76 können gemäß jeder der hier gelehrten Ausführungsformen ausgestaltet werden.
  • Vorrichtungen und Verfahren zum Vorspannen von Leistungsverstärkern werden hierin offenbart. In bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Leistungsverstärker einen Bipolartransistor mit einer durch ein Vorspannungsnetzwerk vorgespannten Basis, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Reaktanz aufweist, die eine Impedanz der Transistorbasis steuert, um eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche zu erreichen. Beispielsweise kann das Vorspannungsnetzwerk eine Frequenzantwort aufweisen, wie etwa eine Hochband- oder Bandpassantwort, die den Einfluss des Leistungspegels auf die Phasenverzerrung (AM/PM) verringert.
  • In einem ersten Beispiel wird das Vorspannungsnetzwerk so ausgestaltet, dass es einen geringen Impedanzpfad bei HF-Frequenzen bietet, um dadurch eine flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche beibehalten zu können. In einem zweiten Beispiel dient das Vorspannungsnetzwerk der Verringerung des Einflusses eines nicht-linearen Teils der aktiven intrinsischen Kapazität des Bipolartransistors (beispielsweise eine Basisanschlusskapazität) durch Nachverfolgung oder Nachführung mit einer geringeren Impedanz bei einer HF-Frequenz. Daher wird der Effekt einer großen Änderung von Transistorkapazitäten bei hoher Stromvorspannung unterdrückt und eine im Wesentlichen flache Phasenantwort bei gleichzeitiger im Wesentlichen flacher Amplitudenantwort kann erreicht werden. In einem dritten Beispiel dient das Vorspannungsnetzwerk der Entkopplung der HF-Leistungsfähigkeit vom Gleichspannungsvorspannungspunkt und ermöglicht die Verwendung hoher Ballastwiderstände zur Gleichspannungsvorspannung. Durch Verwendung hoher Ballastwiderstände wird die Widerstandsfähigkeit des Leistungsverstärkers gegenüber großen Signalen verbessert und/oder die Stabilität des Leistungsverstärkers wird erhöht.
  • Dementsprechend können die Vorspannungsnetzwerke hierin dazu genutzt werden, die Phasenantwort von Leistungsverstärkern zu steuern, beispielsweise von Breitbandleistungsverstärkern, die über große dynamische Leistungsbereiche arbeiten. Zum Beispiel kann die Verwendung von hierin gezeigten Vorspannungsnetzwerken für die Unterstützung von Breitband-5G-Modulationen sorgen, wie beispielsweise 100 MHz CP-OFDM-Wellenformen, die eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große Verhältnisse zwischen Spitzenleistung zu mittlerer Leistung (PAPR) erfordern. Darüber hinaus wird eine verbesserte Phasenantwort erreicht, ohne Abstriche bei der Widerstandsfähigkeit und/oder Stabilität machen zu müssen.
  • Demgegenüber behalten bestimmte herkömmliche Leistungsverstärker eine flache Amplitudenantwort bei, um eine gute Linearität erreichen zu können. Allerdings erkauft man sich eine flache Amplitudenantwort, die durch eine Transistorvorspannung mit hohen Ruhestrom erreicht wird, mit einer nicht monoton ansteigenden Phasenantwort. Solche Kompromisse beeinträchtigen die Leistungsfähigkeit von phasenempfindlichen Modulationen im Breitbandbereich, wie etwa solche, die in bestimmten Anwendungsfällen von 4G-LTE-Trägerbündelungen genutzt werden. Außerdem haben 5G-Modulationen, die 100 MHz Signalbandbreite unterstützen, eine noch empfindlichere Phasenantwort.
  • Die hierin aufgeführten Lehren sorgen auch für Breitbandcharakteristiken mit verhältnismäßig flacher Phasenantwort in Leistungsverstärkern, die im Wesentlichen unabhängig von der Amplitudenantwort ist. Deshalb helfen solche Techniken bei der Unterstützung von 5G-Wellenformen mit guter Linearität und Effizienz bei gleichzeitig relativ geringen Kosten und Komplexität.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 110 gemäß einer Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 110 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 101.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar. Beispielsweise kann ein Leistungsverstärker mehr oder weniger Stufen aufweisen, unterschiedliche Ausgestaltungen von Impedanzanpassungen und/oder unterschiedliche Ausgestaltungen von Gleichspannungsblockaden. Ferner sind die hierin aufgeführten Lehren auch auf Konfigurationen mit FETs anwendbar, auch wenn der Leistungsverstärker 110 der 4 unter Nutzung von Bipolartransistoren aufgebaut ist. Beispielsweise kann jedes der hierin offenbarten Vorspannungsnetzwerke eingesetzt werden, um eine Vorspannung an einem Gate eines FET anzulegen. Dementsprechend sind andere Ausführungsvarianten auch möglich.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Vorspannungsnetzwerk 101 eine Vorspannungsimpedanz 103 und eine Shuntimpedanz 104. Die Vorspannungsimpedanz 103 und/oder die Shuntimpedanz 104 umfassend eine Reaktanz, die dabei behilflich ist, eine Phasenantwort des Leistungsverstärkers 110 abzuflachen. Statt eines rein widerstandsbehafteten Vorspannungsnetzwerks (beispielsweise eines Ballastwiderstands alleine) haben die hierin gelehrten Vorspannungsnetzwerke eine Reaktanz, die dazu dient, eine Phasenantwort eines Leistungsverstärkers abzuflachen und dadurch die Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
  • Die Vorspannungsimpedanz 103 ist zwischen der Basis des Eingangsstufenbipolartransistors 81 und einer Gleichspannungsvorspannung einer Vorspannungssteuerschaltung, wie etwa der Vorspannungssteuerschaltung 72 der 3, geschaltet. Zusätzlich ist die Shuntimpedanz 104 zwischen der Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 und einer Gleichspannung wie etwa Masse geschaltet. In bestimmten Ausführungsvarianten entspricht die Gleichspannung der Gleichspannungsvorspannung, so dass die Vorspannungsimpedanz 103 und die Shuntimpedanz 104 elektrisch parallel zueinander verbunden sind.
  • Zur Bewahrung der Übersicht in den Zeichnungen wird das Vorspannen des Eingangsstufenbipolartransistors 81 in 4 nicht gezeigt. Allerdings kann der Eingangsstufenbipolartransistor 81 auf vielfältige Art und Weise vorgespannt werden, einschließlich, aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit, mittels eines Ballastwiderstands, welcher zwischen die Basis des Eingangsstufenbipolartransistors 81 und eine Eingangsvorspannung (beispielsweise wie von der Vorspannungssteuerschaltung 72 der 3 bereitgestellt) geschaltet. In bestimmten Ausführungsvarianten wird der Eingangsstufenbipolartransistor mit einem Vorspannungsnetzwerk vorgespannt, welches eine Vorspannungsimpedanz und eine Shuntimpedanz gemäß den hierin gezeigten Lehren aufweist. Beispielsweise kann ein Replikat oder Kopie des Vorspannungsnetzwerks 101 (mit geeigneten für die Vorspannungsimpedanz 103 und die Shuntimpedanz 104 gewählten Impedanzwerten) mitaufgenommen werden, um den Eingangsstufenbipolartransistor 81 vorzuspannen.
  • Die Ausgestaltung des Vorspannungsnetzwerks 101 mit der Vorspannungsimpedanz 103 und der Shuntimpedanz 104 sorgt für eine Anzahl von Vorteilen. Beispielsweise steuern die Vorspannungsimpedanz 103 und die Shuntimpedanz 104 eine Impedanz an der Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82, um eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche zu erreichen. Beispielsweise können Impedanzwerte ausgewählt werden, um AM/PM zu verringern.
  • In bestimmten Ausführungsvarianten dient die Shuntimpedanz 104 dazu, einen Pfad geringer Impedanz bei HF-Frequenzen zu schaffen, um dadurch eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche beizubehalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Shuntimpedanz 104 dafür sorgen, den Einfluss eines nicht-linearen Teils der Basiskapazität des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 zu verringern, indem die Kapazität mit einer geringeren Impedanz bei HF-Frequenzen nachgeführt wird. Daher wird der Effekt einer großen Änderung von Transistorkapazitäten bei hoher Stromvorspannung unterdrückt und eine im Wesentlichen flache Phasenantwort bei gleichzeitiger im Wesentlichen flacher Amplitudenantwort kann erreicht werden.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 120 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 120 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 111.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Vorspannungsnetzwerk 111 einen Ballastwiderstand 113 (RBallast) und einen Ballastkondensator 114 (CBallast), die elektrisch parallel zueinander zwischen einer Gleichspannungsvorspannung und der Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 geschaltet sind.
  • Der Ballastwiderstand 113 dient der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Leistungsverstärkers 120. Allerdings kann der Ballastwiderstand 113 ohne Kompensation zu einer Verschlechterung des Phasenverzerrungsverhaltens führen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Ballastkondensator 114 parallel zu dem Ballastwiderstand 113 vorgesehen, um für einen Pfad geringer Impedanz bei HF-Frequenzen zu sorgen, um dadurch eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche beizubehalten.
  • Dementsprechend kann das Vorspannungsnetzwerk 111 dazu dienen, die HF-Leistungsfähigkeit von dem Gleichspannungsvorspannungspunkt zu entkoppeln, so dass es dem Ballastwiderstand 113 ermöglicht wird, mit hohem Widerstand ausgeführt zu werden, ohne eine entsprechende Verschlechterung bei AM/PM zu erleiden. Vielmehr kann eine flache Charakteristik des Phasenverhaltens über große dynamische Leistungsbereiche erzielt werden, bei gleichzeitiger Erhaltung der Widerstandsfähigkeit bei großen Signalen und stabilen Betriebsverhaltens.
  • 6 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 130 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 130 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 121.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 130 der 6 ist dem Leistungsverstärker 120 der 5 ähnlich, außer dass der Leistungsverstärker 130 eine Implementierungsform darstellt, in der der Ausgangsstufenbipolartransistor und das Vorspannungsnetzwerk segmentiert worden sind (in integrale N Segmente in diesem Beispiel, wobei N 2 oder mehr ist).
  • Wie beispielsweise in 6 gezeigt, ist der Ausgangsstufenbipolartransistor mit Transistorelementen 82a, 82b, ... 82n ausgestaltet, die elektrisch parallel zueinander gekoppelt sind. Zusätzlich umfasst das Vorspannungsnetzwerk 121 Ballastwiderstände 113a, 113b, ... 113n, die parallel zu entsprechenden Ballastkondensatoren 114a, 114b, ... 114n zwischen der Gleichspannungsvorspannung und den jeweiligen Transistorelementen 82a, 82b, ... 82n geschaltet sind. In diesem Beispiel haben die Ballastwiderstände 113a, 113b, ... 113n jeweils einen Widerstandswert RUNIT, während die Ballastkondensatoren 114a, 114b, ... 114n jeweils einen Kapazitätswert CUNIT aufweisen.
  • Durch eine derartige Segmentierung des Leistungsverstärkers kann eine deutlich bessere Umgehung von Ballastwiderständen bei hohen Frequenzen erzielt werden, wodurch für eine verstärkte Phasensteuerung gesorgt wird. Jedes der Vorspannungsnetzwerke bzw. jeder der Leistungsverstärker, die hierin offenbart werden, können unter Nutzung von Segmentierung ausgestaltet werden.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 140 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 130 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 131.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 140 der 7 ist dem Leistungsverstärker 110 der 4 ähnlich, außer dass das Vorspannungsnetzwerk 131 der 7 spezifische Ausgestaltungen der Vorspannungsimpedanz 103 und der Shuntimpedanz 104 der 4 aufweist.
  • Wie in 7 zum Beispiel dargestellt, umfasst das Vorspannungsnetzwerk 131 einen Ballastwiderstand 113, welcher elektrisch zwischen die Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz 134, welche elektrisch zwischen die Basis des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 und eine Bezugsspannung geschaltet ist, beispielsweise Masse. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Shuntimpedanz 134 einen Shuntwiderstand 135 und einen Shuntkondensator 136, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind.
  • Der Shuntkondensator 136 hilft dabei, für geringe Impedanz für bei HF-Frequenzen zu sorgen, um dadurch eine im Wesentlichen flache Phasenantwort über große dynamische Leistungsbereiche beizubehalten. Weiterhin verringert der Shuntkondensator 136 den Einfluss eines nicht-linearen Teils der Basiskapazität des Ausgangsstufenbipolartransistors 82, indem die Kapazität mit einer geringeren Impedanz bei HF-Frequenzen nachgeführt wird. Außerdem hilft der Shuntwiderstand 135 dabei, zu steuern, wieviel Wechselstrom durch die Shuntimpedanz 134 fließt.
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 150 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 150 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 141.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 150 der 8 ist dem Leistungsverstärker 120 der 5 ähnlich, außer dass das Vorspannungsnetzwerk 141 der 8 eine Ballastinduktivität (LBallast) 115 in Reihe mit dem Ballastwiderstand 114 aufweist.
  • Eine derartige Ausgestaltung des Vorspannungsnetzwerks 141 hilft dabei, eine geringe Impedanz bei einer Resonanzfrequenz des Ballastkondensators 114 und der Ballastinduktivität 115 zu schaffen, die Komponentenwerte aufweisen können, welche zur Dämpfung oder Unterdrückung von Rauschen bei einer bestimmten Frequenz ausgewählt werden.
  • Darüber hinaus sorgt das Vorsehen der Ballastinduktivität 115 dafür, dass ein zusätzlicher Steuerungsfreiheitsgrad in der Frequenzantwort des Vorspannungsnetzwerks 141 geschaffen wird, so dass dadurch das Erreichen einer gewünschten Frequenzcharakteristik für eine bestimmte Anwendung und/oder Ausgestaltungsform unterstützt wird. Beispielsweise kann eine Bandpassantwort an dem Basisknoten erzielt werden, für die RBallast in Bezug auf den Gleichspannungsvorspannungspunkt und das Wertepaar CBallast und LBallast (zum Beispiel ein Produkt aus Induktivität und Kapazität) in Bezug auf die Phasenantwort bei HF-Frequenzen ausgewählt werden.
  • 9 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 160 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 160 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Bipolartransistor 81, einen zweiten Bipolartransistor 82, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 151.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 160 der 9 ist dem Leistungsverstärker 140 der 7 ähnlich, außer dass das Vorspannungsnetzwerk 151 der 9 eine Shuntimpedanz 154 aufweist, die zusätzlich eine Shuntinduktivität (LShunt) 137 in Reihe mit dem Shuntwiderstand 135 und dem Shuntkondensator 136 aufweist.
  • Eine derartige Ausgestaltung des Vorspannungsnetzwerks 151 schafft einen zusätzlichen Steuerungsfreiheitsgrad in der Frequenzantwort des Vorspannungsnetzwerks 151, so dass dadurch das Erreichen einer gewünschten Frequenzcharakteristik für eine bestimmte Anwendung und/oder Ausgestaltungsform unterstützt wird. Beispielsweise kann die Shuntimpedanz 154 für eine Bandpassantwort sorgen, die geringe Impedanz bei bestimmten Frequenzen, wie beispielsweise HF-Fundamentalfrequenzen oder harmonischen Frequenzen, schafft.
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines Leistungsverstärkers 170 gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Leistungsverstärker 170 umfasst eine erste Versorgungsinduktivität 73, eine zweite Versorgungsinduktivität 74, einen ersten Eingangsstufen-FET 91, einen Ausgangsstufen-FET 92, eine Ausgangsstufenanpassungsschaltung 85, einen Eingangskondensator 87, einen Zwischenstufenkondensator 88 und ein Vorspannungsnetzwerk 101.
  • Obwohl eine Ausführungsform eines Leistungsverstärkers dargestellt ist, sind die hierin aufgeführten Lehren auf in vielfältiger Art und Weise ausgestaltete Leistungsverstärker anwendbar.
  • Der Leistungsverstärker 170 der 10 ist dem Leistungsverstärker 110 der 4 ähnlich, außer dass der Leistungsverstärker 170 der 10 mit dem Eingangsstufen-FET 91 und dem Ausgangsstufen-FET 92 anstelle des Eingangsstufenbipolartransistors 81 bzw. des Ausgangsstufenbipolartransistors 82 ausgestaltet ist. Auch wenn der Leistungsverstärker 170 der 10 eine Ausführungsform eines mit FETs implementierten Leistungsverstärkers darstellt, kann jeder der hierin gezeigten Leistungsverstärker mit FETs implementiert werden. Beispielsweise kann jeder der Leistungsverstärker der 3 bis 9 mit FETs anstelle von Bipolartransistoren ausgestaltet werden. Ferner kann ein Leistungsverstärker eine Kombination aus Bipolar- und Feldeffekttransistoren aufweisen.
  • 11A zeigt ein Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. 11A vergleicht die Ausgangsleistung für einen Leistungsverstärker, welcher nur von einem Ballastwiderstand vorgespannt ist (Linie 301), mit der für einen Leistungsverstärker, welcher durch eine Ausgestaltungsform der in 6 gezeigten Vorspannung vorgespannt ist (Linie 302). Wie in 11A dargestellt, ist die Verstärkungsverzerrung (AM/AM) für die Linien 301 und 302 ähnlich.
  • 11B zeigt ein Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. 11B vergleicht die gemessene Phasenantwort für einen Leistungsverstärker, welcher nur von einem Ballastwiderstand vorgespannt ist (Linie 303), mit der für einen Leistungsverstärker, welcher durch eine Ausgestaltungsform der in 6 gezeigten Vorspannung vorgespannt ist (Linie 304). Wie in 11B dargestellt, ist die Phasenverzerrung (AM/PM) für die Linie 304 gegenüber der Linie 305 verbessert.
  • 12A zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. Das Diagramm veranschaulicht eine simulierte Amplitudenverzerrung für einen Leistungsverstärker, welcher nur von einem Ballastwiderstand vorgespannt ist (Linie 311), und für einen Leistungsverstärker mit zwei beispielhaften Ausgestaltungsformen der in 5 gezeigten Vorspannung unter verschiedenen Kapazitätswerten (Linien 312 und 313). Die Simulation wird für Band 71 gezeigt.
  • 12B zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. Das Diagramm veranschaulicht eine simulierte Phasenverzerrung für einen Leistungsverstärker, welcher nur von einem Ballastwiderstand vorgespannt ist (Linie 321), und für einen Leistungsverstärker mit zwei beispielhaften Ausgestaltungsformen der in 5 gezeigten Vorspannung unter verschiedenen Kapazitätswerten (Linien 322 und 323). Die Simulation wird für Band 71 gezeigt.
  • 13A zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Amplitudenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. Die Auftragung ist der Simulation der 12A ähnlich, außer dass die Simulation für Band 12 dargestellt ist. Das Diagramm umfasst die Linien 331, 332 und 333, die jeweils den Linien 311, 312 bzw. 313 entsprechen.
  • 13B zeigt ein weiteres Beispiel einer Auftragung von Phasenverzerrung gegenüber der Ausgangsleistung. Die Auftragung ist der Simulation der 12B ähnlich, außer dass die Simulation für Band 12 dargestellt ist. Das Diagramm umfasst die Linien 341, 342 und 343, die jeweils den Linien 321, 322 bzw. 323 entsprechen.
  • 14A ist ein schematisches Blockschaubild einer Ausführungsform eines gehäusten Moduls 700. 14B ist ein schematisches Blockschaubild eines Querschnitts durch das gehäuste Modul 700 der 14A entlang der Linien 14B-14B.
  • Das gehäuste Modul 700 umfasst einen Leistungsverstärkerchip 701, einen Vorspannungssteuerungschip 702, oberflächenmontierte Komponenten 703, Drahtverbindungen 708, ein Gehäusesubstrat 720 und eine Häusungsstruktur 740. Das Gehäusesubstrat 720 umfasst Kontaktplättchen 706, welche auf darin angeordneten Leitern ausgebildet sind. Zusätzlich umfasst die Chips 701, 702 Kontaktplättchen 704, und die Drahtverbindungen 708 sind genutzt worden, um die Kontaktplättchen 704 der Chips 701, 702 an die Kontaktplättchen 706 des Gehäusesubstrats 720 anzubinden.
  • Der Leistungsverstärkerchip 701 und der Vorspannungssteuerungschip 702 sind in Übereinstimmung mit ein oder mehreren Merkmalen der vorliegenden Offenbarung ausgestaltet. In bestimmten Ausführungsvarianten umfasst das gehäuste Modul 700 einen Versorgungspin oder ein Versorgungsplättchen zum Empfang einer Versorgungsspannung von einer externen Leistungsverwaltungsschaltung. Zusätzlich umfasst der Vorspannungssteuerungschip 702 eine Vorspannungssteuerungsschaltung, die den Leistungsverstärkerchip 701 mit ein oder mehreren Gleichspannungsvorspannungen beaufschlagt. Der Vorspannungssteuerungschip 702 kann eine serielle Schnittstelle, wie etwa einen MIPI RFFE Bus aufweisen, welcher dazu genutzt wird, die ein oder mehreren Gleichspannungsvorspannungen zu steuern.
  • In bestimmten Ausführungsvarianten werden der Leistungsverstärkerchip 701 und der Vorspannungssteuerungschip 702 unter Nutzung unterschiedlicher Prozesstechnologien gefertigt. In einem Beispiel wird der Leistungsverstärkerchip unter Nutzung eines Heteroübergangs-Bipolartransistor-Prozesses (HBT, beispielsweise ein Verbundhalbleiterprozess wie etwa Galliumarsenid) gefertigt, und der Vorspannungssteuerungschip 702 wird unter Nutzung eines komplementären Metalloxidhalbleiterprozesses (CMOS) gefertigt.
  • Das Gehäusesubstrat 720 kann dazu ausgelegt werden, eine Vielzahl von Komponenten aufzunehmen, wie etwa die Chips 701, 702 und die oberflächenmontierten Komponenten 703, welche beispielsweise oberflächenmontierte Kondensatoren und/oder Induktivitäten umfassen können.
  • Wie in 14B gezeigt, wird das gehäuste Modul 700 als eine Vielzahl von Kontaktplättchen 732 aufweisend dargestellt, welche auf derjenigen Seite des gehäusten Moduls 700 angebracht sind, welche der Seite gegenüberliegt, auf der die Chips 701, 702 montiert sind. Eine derartige Konfiguration des gehäusten Moduls 700 kann dabei helfen, das gehäuste Modul 700 mit einer Schaltplatine wie etwa einer Telefonplatine eines drahtlosen Geräts zu verbinden. Die beispielhaften Kontaktplättchen 732 können dazu ausgelegt werden, HF-Signale, Vorspannungssignale, Niederspannungssignale und/oder Hochspannungssignale für die Chips 701, 702 und/oder die oberflächenmontierten Komponenten 703 bereitzustellen. Wie in 14B gezeigt, können die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontaktplättchen 732 und den Chips 701, 702 durch Verbindungen 733 durch das Gehäusesubstrat 720 ermöglicht werden. Die Verbindungen 733 können elektrische Leitpfade durch das Gehäusesubstrat 720 hindurch bilden, wie etwa zu Durchkontaktierungen und Leiterbahnen eines mehrschichtigen laminierten Gehäusesubstrates zugehörig.
  • In einigen Ausführungsformen kann das gehäuste Modul 700 auch eine oder mehrere Packungsstrukturen aufweisen, um zum Beispiel für Schutz zu sorgen und/oder die Handhabung des gehäusten Moduls 700 zu erleichtern. Eine derartige Packungsstruktur kann eine Überformungs- oder Einkapselungsstruktur 740 umfassen, die über dem Gehäusesubstrat 720 und den darauf angebrachten Komponenten und Chip(s) ausgebildet ist.
  • Es sollte klar sein, dass ein oder mehrere Merkmale der vorliegenden Offenbarung auch in anderen Packungskonfigurationen, wie beispielsweise Flip-Chip-Konfigurationen implementiert werden können, auch wenn das gehäuste Modul 700 im Zusammenhang mit auf Drahtverbindungen basierenden elektrischen Verbindungen beschrieben worden ist.
  • 15 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform einer mobilen Vorrichtung bzw. eines Mobilgeräts 800. Das Mobilgerät 800 beinhaltet ein Basisbandsystem 801, einen Sendeempfänger 802, ein Frontendsystem 803, Antennen 804, ein Leistungssteuerungssystem 805, einen Speicher 806, eine Benutzeroberfläche 807 und eine Batterie 808.
  • Auch wenn das Mobilgerät 800 ein Beispiel eines HF-Systems mit ein oder mehreren Merkmalen der vorliegenden Offenbarung darstellt, sind die hierin enthaltenen Lehren auf elektronische Systeme in vielfältiger Art und Weise anwendbar.
  • Das Mobilgerät 800 kann über eine Vielzahl von Kommunikationstechnologien kommunizieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, 2G, 3G, 4G (einschließlich LTE, LTE-Advanced und LTE-Advanced Pro), 5G NR, WLAN (beispielsweise Wi-Fi), WPAN (beispielsweise Bluetooth und ZigBee). WMAN (beispielsweise WiMAX) und/oder GPS-Technologien.
  • Der Sendeempfänger 802 erzeugt HF-Signale zur Übertragung und verarbeitet eingehende HF-Signale, die von den Antennen 804 empfangen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Funktionalitäten, die mit dem Senden und Empfangen von HF-Signalen verbunden sind, durch eine oder mehrere Komponenten erreicht werden können, die in 15 kollektiv als Sendeempfänger 802 dargestellt sind. In einem Beispiel können separate Komponenten (z.B. separate Schaltungen oder Rohchips) für die Verarbeitung bestimmter Arten von HF-Signalen bereitgestellt werden.
  • Wie in 15 gezeigt, ist der Sendeempfänger 802 mit dem Frontendsystem 803 und dem Leistungssteuerungssystem 805 mittels einer seriellen Schnittstelle 809 verbunden. Die dargestellten HF-Komponenten können ganz oder teilweise über die serielle Schnittstelle 809 gesteuert werden, um das Mobilgerät 800 während der Initialisierung und/oder während voller Betriebstätigkeit konfigurieren zu können. In einer anderen Ausführungsform ist der Basisbandprozessor 801 zusätzlich oder alternative dazu mit der seriellen Schnittstelle 809 verbunden und wird dazu betrieben, ein oder mehrere HF-Komponenten, wie etwa Komponenten des Frontendsystems 803 und/oder des Leistungssteuerungssystems 805 zu konfigurieren.
  • Das Frontendsystem 803 hilft bei der Aufbereitung von Signalen, die von den Antennen 804 gesendet und/oder empfangen werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Frontendsystem 803 ein oder mehrere Vorspannungssteuerungsschaltungen 810 zur Steuerung von Vorspannungen für Leistungsverstärker, ein oder mehrere Leistungsverstärker (PAs) 811, rauscharme Verstärker („low noise amplifiers“, LNAs) 812, ein oder mehrere Filter 813, ein oder mehrere Schalter 814 und ein oder mehrere Duplexer 815. Andere Implementierungsformen sind allerdings auch möglich.
  • Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 für eine Anzahl von Funktionen sorgen, inklusive, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, Sendesignalverstärkung, Empfangssignalverstärkung, Signalfilterung, Umschaltung zwischen verschiedenen Bändern, Umschaltung zwischen verschiedenen Leistungsmodi, Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsmodi, Signalduplexen, Signalmultiplexen (beispielsweise Diplexen oder Triplexen) oder jedwede Kombination dieser Funktionen.
  • In bestimmten Implementierungen unterstützt das Mobilgerät 800 eine Trägerbündelung und sorgt somit für eine Flexibilität um Spitzendatenraten zu erhöhen. Trägerbündelung kann sowohl für ein Frequenzaufteilungsduplexen („Frequency Division Duplexing“, FDD) als auch ein Zeitaufteilungsduplexen („Time Division Duplexing“, TDD) genutzt werden und kann dazu eingesetzt werden, eine Vielzahl von Trägern oder Kanälen zu bündeln. Trägerbündelung umfasst eine zusammenhängende Bündelung, bei der aneinandergrenze Träger innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes gebündelt werden. Trägerbündelung kann auch nicht zusammenhängend sein, und kann Träger umfassen, die innerhalb eines gemeinsamen Bandes oder in unterschiedlichen Bändern frequenzgetrennt sind.
  • Die Antennen 804 können Antennen umfassen, die für eine große Vielzahl unterschiedlicher Kommunikationsarten genutzt werden. Beispielsweise können die Antennen 804 Antennen zum Übertragen und/oder Empfangen von Signalen aufweisen, die mit einer großen Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen und Kommunikationsstandards verknüpft sind.
  • In bestimmten Implementierungen unterstützen die Antennen 804 MIMO-Kommunikation und/oder geschaltete Diversitätskommunikation. Zum Beispiel nutzt MIMO-Kommunikation mehrere Antennen, um mehrere Datenströme über einen einzigen Hochfrequenzkanal zu kommunizieren. MIMO-Kommunikation profitiert von einem besseren Signal-zu-Rausch-Verhältnis, von verbesserter Codierung und/oder von verminderter Signalinterferenz aufgrund räumlicher Multiplexunterschiede der Funkumgebung. Geschaltete Diversität bezieht sich auf eine Kommunikation, bei der eine bestimmte Antenne zu bestimmten Zeitpunkte für einen Betrieb ausgewählt wird. Beispielsweise kann ein Schalter genutzt werden, um eine bestimmte Antenne aus einer Gruppe von Antennen basierend auf einer Vielzahl von Faktoren auszuwählen, wie etwa eine beobachtete Bitfehlerrate und/oder ein Signalstärkenindikator.
  • Das Mobilgerät 800 kann in bestimmten Implementierungen mit Strahlformung betrieben werden. Beispielsweise kann das Frontendsystem 803 Phasenschieber mit variabler Phase aufweisen, die durch den Sendeempfänger 802 gesteuert werden. Zusätzlich können die Phasenschieber angesteuert werden, um für eine Strahlformung und Richtungscharakteristik für eine Übertragung und/oder einen Empfang von Signalen unter Nutzung der Antennen 804 zu sorgen. Beispielsweise können im Zusammenhang mit einer Signalübertragung die Phasen der Sendesignale, die den Antennen 804 bereitgestellt werden, derart gesteuert werden, dass die von den Antennen 804 ausgestrahlten Signale unter konstruktiver und destruktiver Interferenz kombiniert werden, um ein gebündeltes Sendesignal mit strahlartigen Eigenschaften zu erhalten, welches in einer vorgegebenen Ausbreitungsrichtung eine höhere Signalstärke aufweist. Im Zusammenhang mit einem Signalempfang können die Phasen so gesteuert werden, dass mehr Signalenergie empfangen wird, wenn das Signal an den Antennen 804 aus einer bestimmten Richtung ankommt. In bestimmten Implementierungen weisen die Antennen 804 ein oder mehrere Anordnungen von Antennenelementen auf, um das Strahlformen zu verstärken.
  • Das Basisbandsystem 801 ist mit der Nutzerschnittstelle 807 gekoppelt, um eine Verarbeitung von verschiedentlichen Nutzereingaben und -ausgaben (I/O) wie etwa Sprach- und Datensignale zu verarbeiten. Das Basisbandsystem 801 versorgt den Sendeempfänger 802 mit digitalen Darstellungen der Übertragungssignale, die der Sendeempfänger 802 zur Erzeugung von HF-Signalen für die Übertragung verarbeitet. Das Basisbandsystem 801 verarbeitet auch digitalen Darstellungen von Empfangssignalen, die von dem Sendeempfänger 802 geliefert werden. Wie in 15 gezeigt, ist das Basisbandsystem 801 mit dem Speicher 806 gekoppelt, um einen Betrieb des Mobilgeräts 800 zu ermöglichen.
  • Der Speicher 806 kann für eine breite Vielfalt an Zwecken verwendet werden, wie etwa Speichern von Daten und/oder Anweisungen, um den Betrieb des Mobilgeräts 800 zu ermöglichen und/oder Speicher für Nutzerinformationen bereitzustellen.
  • Das Leistungssteuerungssystem 805 stellt eine Anzahl von Leistungssteuerungsfunktionen für das Mobilgerät 800 bereit. In bestimmen Implementierungen weist das Leistungssteuerungssystem 805 eine Leistungsverstärkerversorgungssteuerschaltung auf, die die Versorgungsspannungen der Leistungsverstärker 811 steuert. Beispielsweise kann das Leistungssteuerungssystem 805 dazu ausgelegt sein, die Versorgungsspannung(en), die ein oder mehreren der Leistungsverstärker 811 bereitgestellt werden, zu ändern, um ihre Effizienz zu verbessern, wie etwa den Leistungswirkungsgrad („power added efficiency“, PAE).
  • Das Leistungssteuerungssystem 805 kann in einem auswählbaren Versorgungssteuerungsmodus betrieben werden, wie etwa einem Nachverfolgungsmodus der mittleren Leistung („average power tracking“, APT), einem Einhüllendennachverfolgungsmodus („envelope tracking“, ET), einem konstanten Versorgungsmodus oder einem anderen geeigneten Leistungssteuerungsmodus. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der auswählbare Versorgungssteuerungsmodus durch den Sendeempfänger 802 gesteuert. In bestimmten Ausführungsvarianten steuert der Sendeempfänger 802 den auswählbaren Versorgungssteuerungsmodus über die serielle Schnittstelle 809.
  • Wie in 15 gezeigt, empfängt das Leistungssteuerungssystem 805 eine Batteriespannung von der Batterie 808. Die Batterie 808 kann jede Art von geeigneter Batterie für die Nutzung in dem Mobilgerät 800 sein, einschließlich beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie. Auch wenn das Leistungssteuerungssystem 805 als gesondert von dem Frontendsystem 803 dargestellt wird, kann das Leistungssteuerungssystem 805 in bestimmten Ausführungsvarianten ganz oder zum Teil (beispielsweise eine Leistungsverstärkersteuerschaltung) in das Frontendsystem 803 integriert werden.
  • Anwendungen
  • Einige der oben beschriebenen Ausführungsformen haben Beispiele im Zusammenhang mit drahtlosen Geräten oder Mobiltelefonen bereitgestellt. Die Prinzipien und Vorteile der Ausführungsformen können jedoch für jedes andere System oder jedes andere Gerät genutzt werden, bei denen ein Bedarf an Leistungsverstärkersystemen besteht.
  • Derartige Leistungsverstärkersysteme können in verschiedentlichen elektronischen Geräten implementiert werden. Beispiele dieser elektronischen Geräte können einschließen - aber nicht darauf beschränkt sein - Unterhaltungselektronikprodukte, Teile von Unterhaltungselektronikprodukten, elektronische Prüfgeräte usw. Beispiele für elektronische Vorrichtungen können auch einschließen - aber nicht darauf beschränkt sein - Speicherchips, Speichermodule, Schaltungen optischer Netzwerke oder anderer Kommunikationsnetzwerke und Festplattentreiberschaltungen. Die Unterhaltungselektronikprodukte können einschließen - aber nicht darauf beschränkt sein - ein Mobiltelefon, ein Telefon, ein Fernseher, ein Computermonitor, ein Computer, ein tragbarer Computer, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), eine Mikrowelle, ein Kühlschrank, ein Automobil, eine Stereoanlage, ein Kassettenrecorder oder -spieler, ein DVD-Spieler, ein CD-Spieler, ein Videorecorder, ein MP3-Spieler, ein Radio, ein Camcorder, eine Kamera, eine Digitalkamera, ein tragbarer Speicherchip, eine Waschmaschine, ein Trockner, ein Kombination aus Waschmaschine und Trockner, ein Kopierer, ein Faxgerät, ein Scanner, eine multifunktionale Peripherievorrichtung, eine Armbanduhr, eine Uhr usw. Darüber hinaus können die elektronischen Geräte auch unfertige Produkte beinhalten.
  • Schlussbemerkungen
  • Sofern der Kontext nicht eindeutig etwas Anderes erfordert, sind die Worte „umfassen“, „umfassend“ und dergleichen in der Beschreibung und den Ansprüchen in einem inklusiven Sinne auszulegen, im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinne; das heißt, im Sinne von „einschließlich, aber nicht beschränkt auf“. Das Wort „gekoppelt“, wie hier allgemein verwendet, bezieht sich auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt miteinander verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Ebenso bezieht sich das Wort „verbunden“, wie es hier allgemein verwendet wird, auf zwei oder mehrere Elemente, die entweder direkt verbunden sind oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden sein können. Darüber hinaus beziehen sich die Worte „hier“, „oben“, „unten“ und Worte von ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als Ganzes und nicht auf einen bestimmten Teil dieser Anmeldung. Wenn der Kontext es zulässt, können Wörter in der obigen Detailbeschreibung mit der Ein- oder Mehrzahl auch die Mehr- oder Einzahl beinhalten. Das Wort „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen deckt alle folgenden Interpretationen des Wortes ab: eines der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und jede Kombination der Elemente in der Liste.
  • Darüber hinaus ist die hier verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „könnte unter Umständen“, „könnte“, „könnte möglicherweise“, „kann“, „z.B.“, „wie“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im Rahmen des verwendeten Kontexts verstanden, im Allgemeinen dazu bestimmt, zu vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während andere Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände nicht beinhalten. Daher ist eine solche bedingte Sprache im Allgemeinen nicht dazu bestimmt, zu implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise eine Logik beinhalten, um zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in einer bestimmten Ausführungsform enthalten sind oder ausgeführt werden sollen, mit oder ohne Einbindung oder Aufforderung durch den Autor.
  • Die vorstehende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung soll nicht abschließend sein oder die Erfindung auf die vorstehend offenbarte genaue Form beschränken. Während spezifische Ausführungsformen und Beispiele für die Erfindung vorstehend zur Veranschaulichung beschrieben sind, sind im Rahmen der Erfindung verschiedene gleichwertige Änderungen möglich, wie Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen werden. Während beispielsweise Prozesse oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt werden, können alternative Ausführungsformen Routinen mit Schritten ausführen oder Systeme mit Blöcken in einer anderen Reihenfolge verwenden, und einige Prozesse oder Blöcke können gelöscht, verschoben, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder geändert werden. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf unterschiedliche Weise implementiert werden. Auch während Prozesse oder Blöcke manchmal als in Serie ausgeführt dargestellt werden, können diese Prozesse oder Blöcke stattdessen parallel oder zu unterschiedlichen Zeiten ausgeführt werden.
  • Die Lehren der hier angegebenen Erfindung können auf andere Systeme angewendet werden, nicht unbedingt auf das vorstehend beschriebene System. Die Elemente und Handlungen der verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden.
  • Obwohl bestimmte Ausführungsformen der Erfindungen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur als Beispiel dargestellt und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Verfahren und Systeme in einer Vielzahl anderer Ausbildungen umgesetzt werden; ferner können verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen in der Ausbildung der hier beschriebenen Methoden und Systeme vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche und deren äquivalente Ausbildungen sollen solche Ausbildungen oder Modifikationen abdecken, die in den Schutzbereich und den Grundgedanken der Offenbarung fallen.

Claims (20)

  1. Eine Mobilvorrichtung, umfassend: einen Sendeempfänger, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzeingangssignal zu erzeugen; ein Frontendsystem mit einem Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu empfangen und ein Hochfrequenzausgangssignal auszugeben, und welcher einen Leistungsverstärkertransistor, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu verstärken, und ein Vorspannungsnetzwerk aufweist, welches dazu ausgelegt ist, einen Eingang des Leistungsverstärkertransistors mit einer Gleichspannungsvorspannung zu beaufschlagen, und welches eine Reaktanz aufweist, die dazu dient, eine Phasenantwort des Leistungsverstärkers abzuflachen; und eine Antenne, welche dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzausgangssignal drahtlos zu übertragen.
  2. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Reaktanz so ausgestaltet ist, dass eine intrinsische Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors nachverfolgt wird.
  3. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Vorspannungsimpedanz, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz aufweist, die die elektrisch zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und eine Bezugsspannung geschaltet ist.
  4. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Vorspannungsimpedanz einen ersten Widerstand, und die Shuntimpedanz eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Kondensator aufweist.
  5. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Shuntimpedanz weiterhin eine Induktivität in Reihenschaltung mit dem zweiten Widerstand und dem Kondensator aufweist.
  6. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vorspannungsnetzwerk einen Widerstand und einen Kondensator aufweist, die parallel zueinander zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet sind.
  7. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Leistungsverstärkertransistor als eine Vielzahl von Transistorelementen ausgebildet ist, die parallel zueinander betrieben werden, und wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Vielzahl von Widerständen und eine Vielzahl von Kondensatoren aufweist, von denen jeder der Vielzahl von Widerstände parallel zu einem jeweiligen der Vielzahl von Kondensatoren zwischen die Gleichspannungsvorspannung und einen Eingang eines entsprechenden der Vielzahl von Transistorelementen geschaltet ist.
  8. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet sind, und einen Widerstand parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators und der Induktivität aufweist.
  9. Die Mobilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Leistungsverstärker eine Eingangsstufe und eine Ausgangsstufe aufweist, und der Leistungsverstärkertransistor in die Ausgangsstufe des Leistungsverstärkers eingebaut ist.
  10. Ein Leistungsverstärkersystem, umfassend: eine Vorspannungssteuerungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, eine Gleichspannungsvorspannung zu erzeugen; und einen Leistungsverstärker, welcher dazu ausgelegt ist, ein Hochfrequenzeingangssignal zu empfangen und ein Hochfrequenzausgangssignal auszugeben, und welcher einen Leistungsverstärkertransistor, welcher dazu ausgelegt ist, das Hochfrequenzeingangssignal zu verstärken, und ein Vorspannungsnetzwerk aufweist, welches dazu ausgelegt ist, einen Eingang des Leistungsverstärkertransistors mit der Gleichspannungsvorspannung zu beaufschlagen, und welches eine Reaktanz aufweist, die dazu dient, eine Phasenantwort des Leistungsverstärkers abzuflachen.
  11. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei die Reaktanz so ausgestaltet ist, dass eine intrinsische Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors nachverfolgt wird.
  12. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Vorspannungsimpedanz, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet ist, und eine Shuntimpedanz aufweist, die die elektrisch zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und eine Bezugsspannung geschaltet ist.
  13. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 12, wobei die Vorspannungsimpedanz einen ersten Widerstand, und die Shuntimpedanz eine Serienschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Kondensator aufweist.
  14. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 13, wobei die Shuntimpedanz weiterhin eine Induktivität in Reihenschaltung mit dem zweiten Widerstand und dem Kondensator aufweist.
  15. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei der Leistungsverstärkertransistor ein Bipolartransistor, dessen Basis dem Eingang entspricht.
  16. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Vorspannungsnetzwerk einen Widerstand und einen Kondensator aufweist, die parallel zueinander zwischen den Eingang des Leistungsverstärkertransistors und die Gleichspannungsvorspannung geschaltet sind.
  17. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei der Leistungsverstärkertransistor als eine Vielzahl von Transistorelementen ausgebildet ist, die parallel zueinander betrieben werden, und wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Vielzahl von Widerständen und eine Vielzahl von Kondensatoren aufweist, von denen jeder der Vielzahl von Widerstände parallel zu einem jeweiligen der Vielzahl von Kondensatoren zwischen die Gleichspannungsvorspannung und einen Eingang eines entsprechenden der Vielzahl von Transistorelementen geschaltet ist.
  18. Das Leistungsverstärkersystem gemäß Anspruch 10, wobei das Vorspannungsnetzwerk eine Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die elektrisch zwischen die Gleichspannungsvorspannung und den Eingang des Leistungsverstärkertransistors geschaltet sind, und einen Widerstand parallel zu der Reihenschaltung des Kondensators und der Induktivität aufweist.
  19. Ein Verfahren zum Vorspannen eines Leistungsverstärkers, umfassend: Erzeugen einer Gleichspannungsvorspannung mittels einer Vorspannungssteuerungsschaltung; Empfangen eines Hochfrequenzeingangssignals als Eingang für einen Leistungsverstärker; Verstärken des Hochfrequenzeingangssignals mittels eines Leistungsverstärkertransistors des Leistungsverstärkers; und Vorspannen eines Eingangs des Leistungsverstärkertransistors mit der Gleichspannungsvorspannung mittels eines Vorspannungsnetzwerks des Leistungsverstärkers, umfassend ein Abflachen einer Phasenantwort des Leistungsverstärkers mit einer Reaktanz des Vorspannungsnetzwerks.
  20. Das Verfahren gemäß Anspruch 19, weiterhin umfassend ein Nachverfolgen einer intrinsischen Eingangskapazität des Leistungsverstärkertransistors mit der Reaktanz des Vorspannungsnetzwerks.
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