JP5973453B2 - 送信回路のための整合ネットワーク - Google Patents
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Description
[0002]本開示は、ワイヤレス通信に関し、詳細には、無線周波数(RF)入力信号の中心周波数で、動作条件が変化するにつれ、RF入力信号の中心周波数の1つまたは複数の高調波で所望されるインピーダンスをもたらすように伝送パスの可変整合ネットワークを動的に制御することに関する。
とりわけ、通信デバイスによって用意される動作周波数、出力電力、および変調スキームのタイプはすべて、パフォーマンスに大きな影響を及ぼす。例えば、或る所与のタイプの増幅器を使用する電力増幅回路12が、第1の動作帯域幅内、または第1の出力電力範囲内で比較的効率的であり得るが、第2の動作帯域幅内、または第2の出力電力範囲内で比較的非効率である可能性がある。同様に、同一の電力増幅回路12が、或る変調スキームを使用して変調された信号を増幅することに比較的効率的であり得るが、第2の変調スキームを使用して変調された信号を増幅することに比較的非効率であり得る。これらの競合する設計パラメータは、異なる複数の変調スキームを使用し、異なる複数の動作帯域幅もしくは広い動作帯域幅をサポートし、さらに広い範囲の出力電力レベルにわたって動作する必要のある通信デバイスに関して最も問題となる。要するに、広い帯域幅にわたり、さらに異なる複数の変調スキームで変調された信号で動作しながら、異なる複数の電力レベルで非常に効率的でありつづける増幅器設計は、存在しない。その結果、設計者は、全体的なシステムパフォーマンスを向上させようとして、RF入力信号RFINの特性に基づいて伝送パスの様々な態様の構成を動的に変更する技術を開発している。
[0027]本明細書に組み込まれ、さらに本明細書の一部分を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を例示し、さらにその説明とともに本開示の原理を説明する役割をする。
Claims (28)
- 送信のために無線周波数(RF)入力信号を増幅するように構成された電力増幅回路と、
前記電力増幅回路の出力に結合され、第1の複数の可変インピーダンス素子を備える出力整合ネットワークと、
前記第1の複数の可変インピーダンス素子の値を動的に制御して、動作中に前記RF入力信号の中心周波数が変化するにつれ、前記出力整合ネットワークが前記RF入力信号の1つまたは複数の高調波における所望される負荷インピーダンスを実質的に絶えずもたらすようにする少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するように構成されたインピーダンス制御回路とを備え、
前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における所望される負荷インピーダンスは、さらに前記RF入力信号を強化し、それによって前記電力増幅回路の出力信号を強化するように設計されるよう前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波を反射して作用する送信回路。 - 前記第1の複数の可変インピーダンス素子の前記値は、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の中心周波数の周辺で信号を実質的に通過させ、前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波の周辺で信号を実質的に反射するように制御される請求項1に記載の送信回路。
- 前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波は、前記電力増幅回路の前記出力信号を強化するように所定の位相において反射される請求項1に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第2の高調波を備える請求項1に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第3の高調波をさらに備える請求項4に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第2の高調波および第3の高調波を備える請求項1に記載の送信回路。
- 無線周波数(RF)入力信号を増幅するように構成された電力増幅回路と、
前記電力増幅回路の出力に結合され、第1の複数の可変インピーダンス素子を備えた出力整合ネットワークであって、前記第1の複数の可変インピーダンス素子の値は、少なくとも1つのインピーダンス制御信号によって制御され、前記電力増幅回路と前記出力整合ネットワークはドハティ増幅器構成のキャリアパスを形成する、出力整合ネットワークと、
前記RF入力信号の中心周波数、および少なくとも1つの動作パラメータ条件に基づいて前記第1の複数の可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御して、動作中に前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件が変化するにつれ、前記出力整合ネットワークが、前記RF入力信号の中心周波数における所望される負荷インピーダンス、および前記RF入力信号の1つまたは複数の高調波における所望される負荷インピーダンスを実質的に絶えずもたらすように、前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するように構成されたインピーダンス制御回路であって、前記RF入力信号の1又は複数の高調波における前記所望される負荷インピーダンスはさらに前記RF入力信号を強化し、それによって前記電力増幅回路の出力信号を強化するように設計されるよう前記RF入力信号の1つまたは複数の高調波の周辺の信号を実質的に反射する、インピーダンス制御回路と、
ピーキング電力増幅回路と、ピーキング出力整合ネットワークとを備えるピーキングパスと、
前記ピーキングパス、および前記キャリアパスに沿って前記RF入力信号を受け取り、分割するように構成された分割回路と、
前記キャリアパスおよび前記ピーキングパスからの増幅された信号が反応的に合成されて、合成された出力信号を形成するドハティ合成ノードと
をさらに備え、
前記ピーキング出力整合ネットワークは、前記ピーキング電力増幅回路の出力に結合され、第2の複数の可変インピーダンス素子を備え、前記第2の複数の可変インピーダンス素子の値は、前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号によって制御され、
前記インピーダンス制御回路は、前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件に基づいて前記第2の複数の可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御して、少なくとも、前記ピーキング電力増幅回路が前記RF入力信号を増幅するのに使用される場合に、動作中に前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件が変化するにつれ、前記ピーキング出力整合ネットワークが、前記RF入力信号の中心周波数で前記ピーキングパスにおいて所望される負荷インピーダンス、および前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波で前記ピーキングパスにおいて所望される負荷インピーダンスを実質的に絶えずもたらすようにする前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するように構成される送信回路。 - 前記電力増幅回路および前記出力整合ネットワークは、単一のモノリシック集積回路上に形成される請求項7に記載の送信回路。
- 少なくとも前記インピーダンス制御回路は、前記モノリシック集積回路とは別個の集積回路上に形成される請求項8に記載の送信回路。
- 前記モノリシック集積回路は、実質的に窒化ガリウム材料系で形成される請求項9に記載の送信回路。
- 前記RF入力信号の中心周波数の利用可能な周波数と、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件の利用可能な状態の様々な組み合わせに関して、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望される負荷インピーダンス、および前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における前記所望される負荷インピーダンスの対応する値は、所与のパフォーマンス規格を実現するように動作に先立って特徴付けられる請求項7に記載の送信回路。
- 前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波は、前記電力増幅回路の前記出力信号を強化するように所定の位相において反射される請求項7に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第2の高調波を備える請求項7に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第3の高調波をさらに備える請求項13に記載の送信回路。
- 前記第1の複数の可変インピーダンス素子の値は、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の中心周波数の周辺で信号を実質的に通過させ、前記RF入力信号の前記第2の高調波および前記第3の高調波のそれぞれにおける前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の前記第2の高調波および前記第3の高調波の周辺で信号を実質的に反射するように制御される請求項14に記載の送信回路。
- 動作条件は、出力電力と関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、所望される出力電力レベルを備える請求項7に記載の送信回路。
- 動作条件は、前記RF入力信号の或る特性と関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、前記RF入力信号の振幅を備える請求項7に記載の送信回路。
- 動作条件は、前記RF入力信号の或る特性と関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、前記RF入力信号の位相を備える請求項7に記載の送信回路。
- 動作条件は、前記送信回路が動作する動作の周波数帯域と関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、前記送信回路が現在、動作している動作の前記周波数帯域のうちの特定の1つを備える請求項7に記載の送信回路。
- 動作条件は、前記送信回路が動作する動作モードと関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、前記送信回路が現在、動作している前記動作モードのうちの特定の1つを備える請求項7に記載の送信回路。
- 動作条件は、前記RF入力信号を生成するように前記データを変調するために利用可能な変調タイプと関係し、前記少なくとも1つの動作パラメータ条件は、前記データを変調して前記RF入力信号を生成するのに使用される前記変調タイプのうちの特定の1つを備える請求項7に記載の送信回路。
- 前記電力増幅回路の入力に結合された入力整合ネットワークをさらに備え、第2の複数の可変インピーダンス素子を備え、
前記第2の複数の可変インピーダンス素子の値は、前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号によって制御され、前記インピーダンス制御回路は、前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件に基づいて前記第2の複数の可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御して、動作中に前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件が変化するにつれ、前記入力整合ネットワークが、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望されるソースインピーダンス、および前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における前記所望されるソースインピーダンスを実質的に絶えずもたらすようにする前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するようにさらに構成される請求項7に記載の送信回路。 - 前記第1の複数の可変インピーダンス素子の前記値は、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の中心周波数の周辺で信号を実質的に通過させ、前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波の周辺で信号を実質的に反射するように制御され、
前記第2の複数の可変インピーダンス素子の前記値は、前記RF入力信号の中心周波数における前記所望されるソースインピーダンスが前記RF入力信号の中心周波数の周辺で信号を実質的に通過させ、前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波における前記所望される負荷インピーダンスが前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波の周辺でフィードバック信号を前記電力増幅回路に向けて実質的に反射するように制御される請求項22に記載の送信回路。 - 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第2の高調波を備える請求項23に記載の送信回路。
- 前記1つまたは複数の高調波は、前記RF入力信号の第3の高調波をさらに備える請求項24に記載の送信回路。
- 前記電力増幅回路、前記入力整合ネットワーク、および前記出力整合ネットワークは、単一のモノリシック集積回路上に形成される請求項22に記載の送信回路。
- 前記ドハティ合成ノードと別のノードの間に結合された変圧回路をさらに備え、
前記変圧回路は、前記少なくとも1つのインピーダンス制御回路によって制御される値を有する可変インピーダンス素子に関連付けられ、前記少なくとも1つのインピーダンス制御回路は、前記変圧回路のインピーダンスを所望されるように制御するように前記可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御するようにさらに構成される請求項7に記載の送信回路。 - 前記キャリアパスで、前記電力増幅回路の入力に結合され、第3の複数の可変インピーダンス素子を備える入力整合ネットワークであって、前記第3の複数の可変インピーダンス素子の値は、前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号によって制御され、前記インピーダンス制御回路は、前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件に基づいて前記第3の複数の可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御して、動作中に前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件が変化するにつれ、前記入力整合ネットワークが、前記RF入力信号の中心周波数で前記キャリアパスにおいて所望されるソースインピーダンスを実質的に絶えずもたらし、前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波で前記キャリアパスにおいて所望されるソースインピーダンスを実質的に絶えずもたらすようにする前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するようにさらに構成される、入力整合ネットワークと、
前記ピーキングパスで、前記ピーキング電力増幅回路の入力に結合され、第4の複数の可変インピーダンス素子を備えるピーキング入力整合ネットワークであって、前記第4の複数の可変インピーダンス素子の値は、前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号によって制御され、前記インピーダンス制御回路は、前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件に基づいて前記第4の複数の可変インピーダンス素子の前記値を動的に制御して、少なくとも、前記ピーキング電力増幅回路が前記RF入力信号を増幅するのに使用される場合に、動作中に前記RF入力信号の中心周波数、および前記少なくとも1つの動作パラメータ条件が変化するにつれ、前記ピーキング入力整合ネットワークが、前記RF入力信号の中心周波数で前記ピーキングパスにおいて所望されるソースインピーダンスを実質的に絶えずもたらし、さらに前記RF入力信号の前記1つまたは複数の高調波で前記ピーキングパスにおいて所望されるソースインピーダンスを実質的に絶えずもたらすようにする前記少なくとも1つのインピーダンス制御信号を生成するようにさらに構成される、ピーキング入力整合ネットワークとをさらに備える請求項7に記載の送信回路。
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