KR101800539B1

KR101800539B1 - 다중 대역 전력 증폭기

Info

Publication number: KR101800539B1
Application number: KR1020160039146A
Authority: KR
Inventors: 징항 펭; 슈키 젱; 넷사넷 게베예후; 잉 시; 제임스 필립 영
Original assignee: 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-11-23
Also published as: KR20160117354A; DE102016205264A1; CN106026949B; US20200162115A1; CN106026949A; TW201642584A; US9882587B2; US20160294333A1; US10886953B2; CN109104159B; US10355724B2; JP2016195393A; CN109104159A; US20180227000A1; TWI620411B; JP6336504B2

Abstract

다중 대역 전력 증폭기에 관련된 시스템들, 디바이스들 및 방법들이 개시되어 있다. 일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은, 출력 스테이지를 가지며 신호를 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기 모듈은 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로를 또한 포함한다. 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로는 제1 복수의 커패시터들 및 제1 복수의 스위치들을 포함하고, 제1 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 제1 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신한다. 전력 증폭기 모듈은, 신호의 제2 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 제1 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

Description

다중 대역 전력 증폭기{MULTI-BAND POWER AMPLIFIER}

관련 출원(들)에 대한 상호 참조

본 출원은, 2015년 3월 31일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "MULTI-BAND POWER AMPLIFIER"인 미국 가출원 제62/140,925호에 대해 우선권을 주장한다. 앞서 언급된 출원(들) 각각의 내용은 이로써 모든 목적들을 위해 그 전체가 참조로 본원에 명백히 포함된다.

기술분야

본 개시 내용은 일반적으로 전력 증폭기들에 관한 것이다.

양호한 선형성을 유지하면서 전력 증폭기 효율을 높이기 위해, 클래스 F(class F) 및 인버스 클래스 F(inverse class F) 전력 증폭기가 많은 선형 전력 증폭기 설계자들에 의해 채택되었다. 그렇지만, 클래스 F 및 인버스 클래스 F 전력 증폭기들의 동작을 유지하는 것은 전력 증폭기의 출력에 고조파 종단(harmonic termination)을 사용하는 것을 종종 필요로 한다. 보다 높은 최대 전력 증폭기 효율을 달성하면서 넓은 주파수 대역폭에 걸쳐 양호한 고조파 종단을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 보통 전력 증폭기 효율은 대역폭이 증가함에 따라 떨어진다.

미국 가출원 제62/057,451호 (2014년 9월 30일자 출원; 발명의 명칭: "AUTOMATIC IMPEDANCE MATCHING USING TRUE POWER INFORMATION") 미국 가출원 제62/116,448호 (2015년 2월 15일자 출원; 발명의 명칭: "REDUCED POWER AMPLIFIER SIZE THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK") 미국 가출원 제62/116,449호 (2015년 2월 15일자 출원; 발명의 명칭: "ENHANCED POWER AMPLIFIER EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK") 미국 가출원 제62/116,450호 (2015년 2월 15일자 출원; 발명의 명칭: "MULTI-BAND POWER AMPLIFICATION SYSTEM HAVING ENHANCED EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF BAND SELECTION SWITCH") 미국 가출원 제62/116,451호 (2015년 2월 15일자 출원; 발명의 명칭: "MULTI-BAND DEVICE HAVING MULTIPLE MINIATURIZED SINGLE-BAND POWER AMPLIFIERS") 미국 가출원 제62/116,452호 (2015년 2월 15일자 출원; 발명의 명칭: "RADIO-FREQUENCY POWER AMPLIFIERS DRIVEN BY BOOST CONVERTER")

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다. 전력 증폭기 모듈은 출력 스테이지를 포함하는, 신호를 수신하도록 구성된 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기 모듈은 또한 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로를 포함하고, 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제1 커패시터들 및 복수의 제1 스위치들을 포함하고, 복수의 제1 커패시터들 중 적어도 하나는 복수의 제1 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신한다. 전력 증폭기 모듈은, 신호의 제2 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함하고, 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제2 커패시터들 및 복수의 제2 스위치들을 포함한다.

일부 실시예들에서, 복수의 제2 커패시터들 중 적어도 하나는 복수의 제2 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고, 제어기는, 신호의 제3 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 클래스 F 동작과 연관된 제어 신호에 응답하여, 제어기는 신호의 제2 고조파 주파수를 단락(short)시키기 위해 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하고 신호의 제3 고조파 주파수에 개방 임피던스(open impedance)를 제공하기 위해 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 인버스 클래스 F 동작과 연관된 제어 신호에 응답하여, 제어기는 신호의 제2 고조파 주파수에 개방 임피던스를 제공하기 위해 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하고 신호의 제3 고조파 주파수를 단락시키기 위해 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 제어기는, 전력 증폭기의 선택된 동작 클래스에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기는 다수의 구성들을 지원한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기는 클래스 F 구성, 인버스 클래스 F 구성, 클래스 E 구성, 또는 클래스 J 구성 중 적어도 2개를 지원한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 출력 임피던스 정합 네트워크를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 저역 통과 필터를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 출력 임피던스 정합 네트워크를 포함하지 않는다.

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 무선 디바이스에 관한 것이다. 무선 디바이스는 복수의 부하선(load line)들을 포함하고, 부하선들 중 적어도 일부는 상이한 통신 주파수 대역에 대응한다. 무선 디바이스는 또한 복수의 부하선들 중의 부하선을 전력 증폭기에 전기적으로 연결시키도록 구성된 스위치 네트워크를 포함한다. 무선 디바이스는 전력 증폭기, 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로, 및 제어기를 포함하는 전력 증폭기 모듈을 더 포함하고, 전력 증폭기는 신호를 수신하도록 구성되어 있고, 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제1 커패시터들 및 복수의 제1 스위치들을 포함하고, 복수의 제1 커패시터들 중 적어도 하나는 복수의 제1 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하며, 제어기는, 신호의 제2 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기는 다수의 동작 클래스들을 지원한다.

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 전력 증폭기 모듈에 관한 것이다. 전력 증폭기 모듈은 적어도 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 포함하는, 신호를 수신하도록 구성된 다중 스테이지 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기 모듈은 또한 제1 스테이지와 제2 스테이지 사이에 위치된 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로(inter-stage programmable harmonic termination circuit)를 포함하고, 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하고, 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신한다. 전력 증폭기 모듈은, 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 제2 스테이지는 전력 증폭기의 출력 스테이지이다.

일부 실시예들에서, 신호의 고조파 주파수는 제2 고조파 주파수 또는 제3 고조파 주파수 중 하나이다.

일부 실시예들에서, 제어기는 다중 스테이지 전력 증폭기의 특정 동작 클래스에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 고조파 주파수 또는 제3 고조파 주파수 중 하나에 대해 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 증폭기의 특정 동작 클래스는 다중 스테이지 전력 증폭기에 의해 지원되는 복수의 통신 주파수 대역들 중의 통신 주파수 대역에 대응한다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은, 제2 스테이지에 후속하여 위치되며 제2 스테이지와 전기 통신하는 출력 스테이지 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함한다.

일부 실시예들에서, 출력 스테이지 프로그램가능 고조파 종단 회로는 다중 스테이지 전력 증폭기의 다수의 동작 클래스들을 지원한다.

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 무선 디바이스에 관한 것이다. 무선 디바이스는 복수의 부하선들을 포함하고, 부하선들 중 적어도 일부는 상이한 통신 주파수 대역에 대응한다. 무선 디바이스는 또한 복수의 부하선들 중의 부하선을 전력 증폭기에 전기적으로 연결시키도록 구성된 스위치 네트워크를 포함한다. 무선 디바이스는 다중 스테이지 전력 증폭기, 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로, 및 제어기를 포함하는 전력 증폭기 모듈을 더 포함하고, 다중 스테이지 전력 증폭기는 적어도 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 포함하고, 신호를 수신하도록 구성되어 있으며, 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 제1 스테이지와 제2 스테이지 사이에 위치되고 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하며, 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고, 제어기는, 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 구성되어 있다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈은 제2 스테이지의 출력과 전기 통신하는 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함한다.

도면들 전체에 걸쳐, 참조된 요소들 간의 대응 관계를 나타내기 위해 참조 번호들이 재사용된다. 본 발명의 범주를 제한하기 위해서가 아니라 본원에 기술되는 본 발명의 대상의 실시예들을 예시하기 위해 도면들이 제공된다.
도 1은 분산 스위치드 고조파 종단 회로(distributed switched harmonic termination circuit)의 일 예의 블록도이다.
도 2는 분산 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 3은 다수의 전력 증폭기 동작 클래스들을 지원하는 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 4는 공유 회로 요소들을 갖는 다수의 전력 증폭기 동작 클래스들을 지원하는 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 5는 전력 증폭기의 클래스 F 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 6은 전력 증폭기의 인버스 클래스 F 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 7은 전력 증폭기의 클래스 E 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다.
도 8은 다중 대역 전력 증폭기를 포함할 수 있는 전력 증폭기 모듈의 일 예의 블록도이다.
도 9는 도 8의 전력 증폭기 모듈을 포함할 수 있는 무선 디바이스의 일 예의 블록도이다.
도 10은 전력 증폭기 클래스 선택 프로세스의 일 예의 플로우차트이다.

서론

양호한 선형성을 유지하면서 전력 증폭기 효율을 높이기 위해, 클래스 F 및 인버스 클래스 F 전력 증폭기가 많은 선형 전력 증폭기 설계자들에 의해 채택되었다. 그렇지만, 클래스 F 및 인버스 클래스 F 전력 증폭기들의 동작을 유지하는 것은 전력 증폭기의 출력에 고조파 종단을 사용하는 것을 종종 필요로 한다. 보다 높은 최대 전력 증폭기 효율을 달성하면서 넓은 주파수 대역폭에 걸쳐 양호한 고조파 종단을 유지하는 것이 어려울 수 있다. 예를 들어, 보통 전력 증폭기 효율은 대역폭이 증가함에 따라 떨어진다.

넓은 대역폭들에 걸쳐 전력 증폭기 효율을 유지하기 위한 하나의 해결책은 원하는 대역폭 전체를 커버하기 위해 몇 개의 전력 증폭기들을 사용하는 것이다. 그렇지만, 다수의 전력 증폭기들을 설계 내에 포함시키는 것은 무선 디바이스의 비용을 증가시킬 수 있고, 전력 증폭기들 각각에 대해 보다 많은 공간을 필요로 한다. 또한, 다수의 통신 기술들(3G 및 4G 기술 등)을 지원하는 무선 디바이스들은 또한 통신 기술들 각각에 대한 선택된 대역폭을 커버하기 위해 다수의 전력 증폭기 세트들을 필요로 한다.

더욱이, 종종 컬렉터에서의 전력 증폭기의 출력 임피던스가 대략 3 오옴이다. 그렇지만, 부하선은 보통 50 오옴에 있다. 이와 같이, 변성기(transformer)는 전형적으로 배터리 전압을 올리기 위해 그리고 전력 증폭기의 출력 임피던스를 부하선 임피던스에 정합시키는 데 도움을 주기 위해 사용된다. 그러나, 많은 경우들에서, 변성(transformation)이 특정 주파수에서 수행되고 보통 비교적 좁은 대역인데, 그 이유는, 예를 들어, 변성이 단일의 주파수에서 일어나기 때문이다.

본원에 기술되는 실시예들은 전력 증폭기가 넓은 대역폭에 걸쳐 다수의 동작 클래스들을 지원할 수 있게 하기 위해 스위치드 고조파 종단 네트워크(switched harmonic termination network)를 사용한다. 특정 실시예들에서, 프로그램가능 스위치드 고조파 종단 네트워크를 포함시키는 것에 의해, 무선 디바이스에 포함되는 전력 증폭기들의 개수가 감소될 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 무선 디바이스는 다수의 동작 클래스들을 지원하는 2개의 또는 심지어 하나의 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 또한, 스위치드 고조파 종단 네트워크는 전력 증폭기가 다수의 동작 대역들을 지원할 수 있게 한다.

그에 부가하여, 본원에 기술되는 실시예들은 전력 증폭기의 컬렉터에서의 전압을, 예를 들어, 대략 10 V로 올릴 수 있는 전력 증폭기 설계를 사용한다. 전압을 올리는 것에 의해, 전력 증폭기의 출력 임피던스가 50 오옴에 가까울 수 있다. 이와 같이, 특정 경우들에서, 전압을 변성하는 것이 불필요할 수 있고, 전압 변성기(voltage transformer)가 생략될 수 있다. 또한, 전력 증폭기의 출력 스테이지와 전기 통신하는 출력 임피던스 정합 네트워크가 크기 및 제공되는 임피던스 변성의 양 둘 다에서 상당히 감소될 수 있고, 일부 경우들에서, 심지어 제거되거나 저역 통과 필터로 대체될 수 있다. 본원에 기술되는 실시예들에 의해 사용될 수 있는 전력 증폭기들의 예들은, 2015년 2월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "REDUCED POWER AMPLIFIER SIZE THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK"인 미국 가출원 제62/116,448호; 2015년 2월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "ENHANCED POWER AMPLIFIER EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF MATCHING NETWORK"인 미국 가출원 제62/116,449호; 2015년 2월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "MULTI-BAND POWER AMPLIFICATION SYSTEM HAVING ENHANCED EFFICIENCY THROUGH ELIMINATION OF BAND SELECTION SWITCH"인 미국 가출원 제62/116,450호; 2015년 2월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "MULTI-BAND DEVICE HAVING MULTIPLE MINIATURIZED SINGLE-BAND POWER AMPLIFIERS"인 미국 가출원 제62/116,451호; 및 2015년 2월 15일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "RADIO-FREQUENCY POWER AMPLIFIERS DRIVEN BY BOOST CONVERTER"인 미국 가출원 제62/116,452호에 기술되어 있으며, 이 출원들 각각의 개시 내용은 이로써 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.

유리하게도, 특정 실시예들에서, 본원에 기술되는 스위치드 고조파 종단 회로들의 사용은 전력 증폭기가 이전의 설계와 비교하여 더 넓은 대역폭에 걸친 동작을 지원할 수 있게 한다. 게다가, 특정 실시예들에서, 스위치드 고조파 종단 회로들의 사용은 전력 증폭기가 다수의 동작 클래스들을 제공할 수 있게 한다. 이와 같이, 특정 실시예들에서, 이전에 몇 개의 전력 증폭기들을 필요했을 수 있는 무선 디바이스들이, 동일한 동작 클래스들 및 주파수 대역들을 지원하면서, 보다 적은 수의 전력 증폭기들(2개의 전력 증폭기들 또는 하나의 전력 증폭기 등)을 사용할 수 있다.

예시적인 분산 스위치드 고조파 종단 회로

도 1은 분산 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 블록도이다. 도 1은 전력 증폭기 모듈에 포함될 수 있는 회로(100)의 일부분을 나타낸 것이다. 회로(100)는 전력 증폭기(PA)(102)를 포함한다. 일부 경우들에서, 회로(100)의 요소들 각각은 전력 증폭기(102)의 일부로서 포함될 수 있다. 전형적으로, 꼭 그럴 필요는 없지만, 전력 증폭기(102)는 다수의 스테이지들(예를 들어, 2개, 3개, 5개, 또는 10개의 스테이지들 등)을 포함할 수 있는 다중 스테이지 전력 증폭기이다. 도 1에 예시된 특정 예에서, 전력 증폭기(102)는 입력 스테이지(106) 및 출력 스테이지(104)를 포함하는 2-스테이지 증폭기이다. 입력 스테이지(106) 및 출력 스테이지(104)의 트랜지스터들은 BJT(bipolar junction transistor), HBT(heterojunction bipolar transistor), GaAs(gallium arsenide) 트랜지스터, FET(field effect transistor), 또는 전력 증폭기 설계에서 사용될 수 있는 임의의 다른 유형의 트랜지스터일 수 있다.

비록 예시되어 있지는 않지만, 전력 증폭기(102)가 또한 전력 증폭기(102)의 트랜지스터 스테이지들을 바이어싱하기 위한 하나 이상의 바이어스 회로들을 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 일부 실시예들에서, 특정 시점에서 사용되는 특정 통신 표준(예를 들어, 2G, 3G, 4G, 또는 4G LTE)에 기초하여 상이한 바이어스 값들이 트랜지스터 스테이지들(예를 들어, 입력 스테이지(106) 및 출력 스테이지(104))에 적용될 수 있다. 더욱이, PA(102)는, 앞서 참조로 포함된 가출원들(미국 가출원 제62/116,448호, 미국 가출원 제62/116,449호, 미국 가출원 제62/116,450호, 미국 가출원 제62/116,451호, 미국 가출원 제62/116,452호)에 기술된 것과 같은, 출력 임피던스 정합 네트워크가 부하선의 임피던스를 정합시킬 필요성을 감소시키거나 제거하는 PA 설계를 포함할 수 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 전력 증폭기(102)는 스테이지간 스위치드 고조파 종단(inter-stage switched harmonic termination)(110)(때때로 고조파 트랩 필터(harmonic trap filter)라고 지칭되거나 이를 포함함)을 포함한다. 회로(100)는 또한 출력 스테이지 트랜지스터(104)의 컬렉터에 전기적으로 연결되는 출력 스테이지 스위치드 고조파 종단(output stage switched harmonic termination)(108)(때때로 고조파 트랩 필터라고 지칭되거나 이를 포함함)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 스테이지간 스위치드 고조파 종단(110) 및 출력 스테이지 스위치드 고조파 종단(108)은 신호의 하나 이상의 고조파들에 대한 분산 고조파 종단(distributed harmonic termination)을 제공하기 위해 합력하여 기능할 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 스테이지간 스위치드 고조파 종단(110)을 사용하는 것은 출력 스테이지(104)의 효율을 향상시킬 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 전력 증폭기(102)는 다수의 스테이지들을 포함할 수 있다. 전력 증폭기(102)가 2개 초과의 스테이지들(3개 또는 4개의 스테이지들 등)을 포함하는 경우에, 스위치드 고조파 종단을 다수의 스테이지간 고조파 종단들은 물론 출력 스테이지 고조파 종단(108) 간에 분산시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 3-스테이지 전력 증폭기의 제1 스테이지와 제2 스테이지 사이에 그리고 제2 스테이지와 제3 스테이지 사이에 스테이지간 스위치드 고조파 종단이 있을 수 있다. 그렇지만, 많은 전력 증폭기들에서, 출력 스테이지 트랜지스터 이전의 트랜지스터 스테이지들에서 신호가 비교적 작다. 이와 같이, 많은 이러한 경우들에서, 스테이지간 스위치드 고조파 종단이 전력 증폭기의 출력 스테이지 이전에만 존재할 수 있다.

스위치드 고조파 종단들(110 및 108) 각각은 제2 고조파 신호(2FO) 및 제3 고조파 신호(3FO)를 처리하기 위한 회로들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 스위치드 고조파 종단들(110 및 108)은 제2 고조파 신호 및 제3 고조파 신호 중 하나 또는 둘 다에 대해 단락 또는 개방 임피던스로서 구성될 수 있다. 일반적으로, 꼭 그럴 필요는 없지만, 스위치드 고조파 종단들(110 및 108)은 제2 고조파 신호 또는 제3 고조파 신호에 대해서는 단락으로서 그리고 제2 고조파 신호 또는 제3 고조파 신호 중 다른 것에 대해서는 개방 임피던스로서 구성될 수 있다. 전형적으로 스위치드 고조파 종단들(110 및 108)은 전력 증폭기(102)에의 RF 입력에 수신되는 신호의 제2 고조파 신호 및/또는 제3 고조파 신호를 처리하도록 구성되어 있다. 신호의 다른 고조파들은 일반적으로 무시된다. 그렇지만, 일부 경우들에서, 스위치드 고조파 종단들(108 및 110) 중 하나 이상은 전력 증폭기(102)에의 RF 입력에 수신되는 신호의 부가의 고조파들을 처리하도록 구성될 수 있다.

유리하게도, 특정 실시예들에서, 하나 이상의 고조파 종단들을 전력 증폭기에 전기적으로 연결시키는 것은 전력 증폭기의 효율을 향상시킬 수 있고 개선된 증폭기를 얻기 위해 전압 파형 및 전류 파형을 정형할 수 있다. 예를 들어, 원하는 출력 전력을 제공하면서, 트랜지스터에 걸친 전류 및 전압의 양이 감소되고 출력 트랜지스터에서 소모되는 전력이 감소되도록 전압 파형을 구형파와 보다 비슷하게 그리고 전류 파형을 반사인파(half sine wave)와 비슷하게 정형하는 것에 의해 개선된 클래스 F 증폭기가 획득될 수 있다.

클래스 F 전력 증폭기는, PA가 억압점(compression point)에 도달할 때까지 최소 위상 천이 대 출력 전력을 가지면서 비교적 평탄한 이득 대 출력 전력을 가질 수 있기 때문에, 종종 사용된다. 이와 같이, 클래스 F 증폭기가 선형 PA에 사용될 수 있다. 그렇지만, 본원에서의 실시예들은 클래스 E 또는 인버스 클래스 F(이들로 제한되지 않음)와 같은 다른 클래스들의 PA들을 사용할 수 있다. 더욱이, 짝수 고조파들을 단락시키기 위해 그리고 홀수 고조파들에 대해 개방 임피던스를 제공하기 위해 다수의 고조파 종단들이 포함될 수 있는 반면, 일반적으로, 예를 들어, 부가의 고조파들이 수신된 신호에 보다 낮은 영향을 미치고 설계가 단순화될 수 있기 때문에, 제2 및 제3 고조파에 대해서만 고조파 종단이 제공된다. 그렇지만, 부가의 고조파들에 대한 고조파 종단 회로들을 포함하는 것이 가능하다.

전형적으로, 기본 주파수가 출력 임피던스 정합 네트워크 또는 저역 통과 필터에 의해 처리될 수 있다. 다른 경우들에서, 기본 주파수가 회로(100)의 RF 출력으로서 제공될 수 있다.

일부 실시예들에서, 회로(100)는 또한 출력 임피던스 정합 네트워크(112)를 포함한다. 일부 경우들에서, 출력 임피던스 정합 네트워크(112)는 동적 출력 임피던스 정합 네트워크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 출력 임피던스 정합 네트워크(112)는, 2014년 9월 30일자로 출원되었으며 발명의 명칭이 "AUTOMATIC IMPEDANCE MATCHING USING TRUE POWER INFORMATION"인 미국 가출원 제62/057,451호(이로써 그 전체가 참조로 포함됨)에 기술되는 실시예들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 대안적으로, 출력 임피던스 정합 네트워크(112)는 저역 통과 필터로 대체될 수 있다. 일부 경우들에서, 회로(100)는 출력 임피던스 정합 네트워크(112) 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.

도 2는 분산 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도(200)이다. 도 2, 도 3, 및 도 4는 예시의 용이함을 위해 도 1로부터의 참조 번호(102) 및 대응하는 점선 상자를 생략하고 있다. 그렇지만, 예를 들어, 도 1과 관련하여 예시된 바와 같이, 트랜지스터 스테이지들(106 및 104)이 전력 증폭기(102)의 일부라는 것을 잘 알 것이다.

도 2에 예시된 바와 같이, 스테이지간 스위치드 고조파 종단(110)은 하나의 인덕터(L0') 및 다수의 커패시터들(C0' 내지 Cn')을 포함할 수 있다. 또한, 스테이지간 스위치드 고조파 종단(110)은 커패시터들(C0' 내지 Cn') 중 하나 이상을 인덕터(L0') 및 출력 스테이지 트랜지스터(104)의 베이스에 전기적으로 연결시키기 위해 사용될 수 있는 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 커패시터(C0')와 인덕터(L0') 사이에 스위치가 예시되어 있지 않지만, 이러한 스위치가 존재할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이와 유사하게, 스테이지간 스위치드 고조파 종단(110)과 전력 증폭기 사이에 스위치가 예시되어 있지 않지만, 이러한 스위치가 존재할 수 있다는 것을 잘 알 것이다.

스테이지간 스위치드 고조파 종단(110)에서와 같이, 출력 스테이지 스위치드 고조파 종단(108)은 하나의 인덕터(L0), 다수의 커패시터들(C0 내지 Cn), 및 하나 이상의 스위치들(스위치들(S1 내지 Sn) 등)을 포함할 수 있다. 스위치들(S1 내지 Sn)은 커패시터들(C0 내지 Cn) 중 하나 이상을 인덕터(L0) 및 출력 스테이지 트랜지스터(104)의 컬렉터에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 커패시터(C0)와 인덕터(L0) 사이에 스위치가 예시되어 있지 않지만, 이러한 스위치가 존재할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 이와 유사하게, 출력 스테이지 스위치드 고조파 종단(108)과 전력 증폭기의 출력 스테이지 사이에 스위치가 예시되어 있지 않지만, 이러한 스위치가 존재할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 스위치들은 SOI(silicon on insulator) 스위치들일 수 있다.

유리하게도, 특정 실시예들에서, 스위치드 커패시터들을 고조파 종단 회로들(108 및 110)에 포함시키는 것에 의해, 고조파 종단 회로들이 특정 주파수 대역들에 대해 최적화될 수 있다. 또한, 주파수 대역들에 걸쳐 고조파 종단 회로들을 수정할 수 있는 것은 이전에, 예를 들어, 8개의 PA들 또는 저대역 및 중간 대역 동작을 포함했을 무선 디바이스가 2개 또는 하나의 PA들을 포함할 수 있게 한다. 더욱이, 스위칭가능 커패시터들을 포함하는 것은 제조자 사양들 및/또는 PA(102)를 포함하는 무선 디바이스와 무선 통신하는 특정 통신 네트워크에 기초하여 상이한 동작 주파수들에 대해 고조파 종단 회로들의 동적 조정(dynamic tuning)을 가능하게 한다.

유의할 점은, 일부 기존의 전력 증폭기 설계들에서, PA의 출력 임피던스가 부하선에 비해 너무 낮기 때문에 고조파 종단 회로들에 대한 상이한 임피던스들에서 스위칭하는 것이 가능하지 않다는 것이다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 이전에 포함된 가출원들(미국 가출원 제62/116,448호, 미국 가출원 제62/116,449호, 미국 가출원 제62/116,450호, 미국 가출원 제62/116,451호, 미국 가출원 제62/116,452호)에 기술되는 PA들의 보다 높은 출력 임피던스는 스위치드 고조파 종단들의 사용을 가능하게 함으로써 PA가 다수의 동작 클래스들 및 보다 넓은 동작 대역들을 지원할 수 있게 한다.

스테이지간 스위치드 고조파 종단(110) 및 출력 스테이지 스위치드 고조파 종단(108) 각각은 제어기(도시 생략)로부터 하나 이상의 제어 신호들을 수신할 수 있다. 이 제어 신호들은 고조파 종단 회로들의 스위치들의 상태를 제어하는 데 사용될 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 고조파 종단 회로들(108 및 110)을 수정할 수 있는 것은 전력 증폭기가 다수의 주파수 대역들에서 사용될 수 있게 한다. 또한, 특정 실시예들에서, 고조파 종단 회로들(108 및 110)을 수정할 수 있는 것은 전력 증폭기가 다수의 동작 클래스들(예를 들어, 클래스 E, 클래스 F, 또는 인버스 클래스 F 등)을 충족시키도록 수정될 수 있게 한다.

예시적인 스위치드 고조파 종단 - 다수의 PA 동작 클래스들

도 3은 다수의 전력 증폭기 동작 클래스들을 지원하는 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다. 도 3에 예시된 예에서, 회로(300)는 클래스 F 동작 및 인버스 클래스 F 동작 둘 다를 지원한다. 회로(300)는 고조파 종단 회로(302) 및 고조파 종단 회로(304)를 포함한다.

고조파 종단 회로(302)는 전력 증폭기의 클래스 F 동작을 지원하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 고조파 종단 회로(302)는 전력 증폭기에 의해 수신되는 RF 입력 신호에 대한 제2 고조파(2F0)를 처리하도록 구성된다. 전력 증폭기에 의해 수신되는 신호의 주파수가 변할 때, 고조파 주파수들도 변한다. 고조파 종단 회로(302)는 커패시터들(C1 내지 Cn) 중 하나 이상을 전기적으로 연결시키거나 연결해제시키는 것에 의해 수신된 신호의 제2 고조파에 대한 고조파 종단을 조절하도록 수정될 수 있다. 또한, 고조파 회로(302)는 LC 회로를 생성하기 위해 커패시터들(C1 내지 Cn)과 직렬로 인덕터(L1)을 포함한다.

고조파 종단 회로(304)는 전력 증폭기의 인버스 클래스 F 동작을 지원하도록 구성된다. 특정 실시예들에서, 고조파 종단 회로(304)는 전력 증폭기에 의해 수신되는 RF 입력 신호에 대한 제3 고조파(3F0)를 처리하도록 구성된다. 고조파 종단 회로(304)는 커패시터들(C1' 내지 Cn') 중 하나 이상을 전기적으로 연결시키거나 연결해제시키는 것에 의해 수신된 신호의 제3 고조파에 대한 고조파 종단을 조절하도록 수정될 수 있다. 또한, 고조파 회로(304)는 LC 회로를 생성하기 위해 커패시터들(C1' 내지 Cn')과 직렬로 인덕터(L1')을 포함한다.

또한, 회로(300)는, 부가의 고조파들을 처리하기 위해, 출력 임피던스 정합 네트워크(112)의 일부로서 또는 별개로 포함될 수 있는 부가의 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기가 클래스 F 전력 증폭기로서 동작하고 있는 경우에, 회로(300)는 RF 입력 신호에 대한 제3 고조파를 처리하기 위해 부가의 회로를 사용할 수 있다. 이와 유사하게, 전력 증폭기가 인버스 클래스 F 전력 증폭기로서 동작하고 있는 경우에, 회로(300)는 RF 입력 신호에 대한 제2 고조파를 처리하기 위해 부가의 회로를 사용할 수 있다.

도 4는 공유 회로 요소들을 갖는 다수의 전력 증폭기 동작 클래스들을 지원하는 스위치드 고조파 종단 회로의 일 예의 회로도이다. 도 4에 예시된 예에서, 회로(400)는, 회로(300)와 유사하게, 클래스 F 동작 및 인버스 클래스 F 동작 둘 다를 지원한다. 회로(400)는 다수의 전력 증폭기 동작 클래스들을 지원할 수 있는 조합 고조파 종단 회로(combination harmonic termination circuit)(402)를 포함한다. 도 4에 예시된 특정 예에서, 조합 고조파 종단 회로(402)는 클래스 F 동작을 지원하는 고조파 종단 회로(404) 및 인버스 클래스 F 동작을 지원하는 고조파 종단 회로(406)를 포함한다.

도 4에 예시된 바와 같이, 고조파 종단 회로들(404 및 406)은 인덕터(L1)를 공유한다. 일부 구현들에서, 고조파 종단 회로들(402 및 404)은 하나 이상의 커패시터들을 공유할 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 고조파 종단 회로들(404 및 406)이 하나 이상의 회로 요소들을 공유하는 것에 의해, 조합 고조파 종단 회로(402)가 개개의 고조파 종단 회로들에 비해 보다 작고 보다 저렴하게 제조할 수 있다. 일부 경우들에서, 2개 초과의 동작 클래스들을 지원하는 전력 증폭기들의 경우, 고조파 종단 회로들에 걸쳐 회로 요소들을 공유하는 것에 의해 획득되는 장점이 증대될 수 있다.

예시적인 클래스 F 동작 스위치드 고조파 종단 회로

도 5는 전력 증폭기의 클래스 F 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로(500)의 일 예의 회로도이다. 스위치드 고조파 종단 회로(500)는 고조파 종단 회로(502) 및 고조파 종단 회로(504)를 포함한다. 고조파 종단 회로(502)는 RF 신호의 제2 고조파를 단락시키도록 구성될 수 있다. 이와 달리, 고조파 종단 회로(504)는 RF 신호의 제3 고조파에 대해 개방 임피던스를 제공하도록 구성된다.

고조파 종단 회로(502)는 하나의 인덕터(L1) 및 스위치드 커패시터(C1)로 나타낸 복수의 스위치드 커패시터들로 형성될 수 있다. 인덕터(L1) 및 스위치드 커패시터(C1)는 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 복수의 스위치드 커패시터들을 사용하는 것에 의해, 고조파 종단 회로(502)가 정적 고조파 종단 회로보다 더 넓은 대역폭을 지원하도록 조정될 수 있다.

고조파 종단 회로(504)는 하나의 인덕터(L2) 및 스위치드 커패시터(C2)로 나타낸 복수의 스위치드 커패시터들을 포함할 수 있다. 인덕터(L2) 및 스위치드 커패시터(C2)는 전기적으로 병렬로 연결될 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 복수의 스위치드 커패시터들을 사용하는 것에 의해, 고조파 종단 회로(504)가 정적 고조파 종단 회로보다 더 넓은 대역폭을 지원하도록 조정될 수 있다.

수신된 신호의 주파수가 변할 때, 고조파 종단 회로들(502 및 504)의 구성도 변할 수 있다. 또한, 도 5의 전력 증폭기는 다수의 통신 대역들을 지원할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 예시된 바와 같이, 스위치(506)는 전력 증폭기를 부하선 1 또는 부하선 2(각각, 통신 대역 A 또는 통신 대역 B에 대응할 수 있음) 중 하나에 전기적으로 연결시키는 데 사용될 수 있다.

예시적인 인버스 클래스 F 동작 스위치드 고조파 종단 회로

도 6은 전력 증폭기의 인버스 클래스 F 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로(600)의 일 예의 회로도이다. 특정 실시예들에서, PA(102)는 비교적 높은 주파수들에서 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 이러한 경우들에서, PA(102)를 클래스 F 증폭기로서 구성하는 것이 어려울 수 있다. 이와 같이, 특정 실시예들에서, PA(102)는 인버스 클래스 F 증폭기로서 구성될 수 있다. 유리하게도, 특정 실시예들에서, 스위치드 고조파 종단 회로(600)를 포함시키는 것은 PA(102)가 인버스 클래스 F PA(102)로서 사용될 수 있게 한다. 또한, 도 3 및 도 4와 관련하여 예시된 바와 같이, 본원에 기술되는 실시예들을 사용하여 클래스 F 및 인버스 클래스 F 동작 둘 다를 제공하기 위해 단일의 PA가 사용될 수 있다. 이와 같이, 무선 디바이스는 2개의 PA들 대신에 하나의 PA를 사용해 양 동작 클래스를 지원할 수 있다.

스위치드 고조파 종단 회로(600)는 고조파 종단 회로(602) 및 고조파 종단 회로(604)를 포함한다. 고조파 종단 회로(602)는 RF 신호의 제3 고조파를 단락시키도록 구성될 수 있다. 이와 달리, 고조파 종단 회로(604)는 RF 신호의 제2 고조파에 대해 개방 임피던스를 제공하도록 구성된다. 환언하면, 스위치드 고조파 종단 회로(600)는 스위치드 고조파 종단 회로(500)와 반대로 구성될 수 있다. 또한, 도 5와 유사하게, 도 6의 전력 증폭기는 다수의 통신 대역들을 지원할 수 있다.

고조파 종단 회로(602)는 하나의 인덕터(L1) 및 스위치드 커패시터(C1)로 나타낸 복수의 스위치드 커패시터들로 형성될 수 있다. 인덕터(L1) 및 스위치드 커패시터(C1)는 전기적으로 직렬로 연결될 수 있다. 고조파 종단 회로(604)는 하나의 인덕터(L2) 및 스위치드 커패시터(C2)로 나타낸 복수의 스위치드 커패시터들을 포함할 수 있다. 인덕터(L2) 및 스위치드 커패시터(C2)는 전기적으로 병렬로 연결될 수 있다. 유리하게도, 회로들(502 및 504)에서와 같이, 특정 실시예들에서, 복수의 스위치드 커패시터들을 사용하는 것에 의해, 고조파 종단 회로들(602 및 604)이 정적 고조파 종단 회로보다 더 넓은 대역폭을 지원하도록 조정될 수 있다.

예시적인 클래스 E 동작 스위치드 고조파 종단 회로

도 7은 전력 증폭기의 클래스 E 동작을 위한 스위치드 고조파 종단 회로(700)의 일 예의 회로도이다. 스위치드 고조파 종단 회로(700)는 고조파 종단 회로(702) 및 고조파 종단 회로(704)를 포함한다. 고조파 종단 회로(702)는 고조파 종단 회로들(502 또는 602) 중 하나와 유사하게 구성될 수 있다. 이와 유사하게, 고조파 종단 회로(704)는 고조파 종단 회로들(504 또는 604) 중 하나와 유사하게 구성될 수 있다. 그에 부가하여, 고조파 종단 회로들(702 및 704) 각각은 스위치(S1 및 S2) - 제각기 전력 증폭기(104)의 컬렉터와 스위치드 커패시터들(C1 및 C2) 사이에, 각각, 전기적으로 위치되어 있음 - 를 포함할 수 있다. 도 7에 예시된 설계는, 도 7에 예시된 바와 같이, 스위치(S1)가 닫혀 있고 스위치(S2)가 열려 있을 때 클래스 E 전력 증폭기를 지원하는 데 사용될 수 있다.

특정 실시예들에서, 회로(700)는 또한 전력 증폭기에 대한 클래스 F 또는 인버스 클래스 F 동작 중 하나 이상을 지원할 수 있다. 스위치들(S1 및 S2)은 제어기(도시 생략)로부터 수신되는 제어 신호에 기초하여 열리거나 닫힐 수 있다. S1을 열고 S2를 닫는 것에 의해, 고조파 종단 회로들(702 및 704)은 도 6 및 도 7에 예시된 고조파 종단 회로들과 관련하여 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이 구성될 수 있다. 이와 같이, 스위치들(S1 및 S2)의 구성을 수정하는 것에 의해, 전력 증폭기가 클래스 F 또는 인버스 클래스 F 전력 증폭기로서 동작하도록 스위칭될 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6과 유사하게, 도 7의 전력 증폭기는, 스위치(506)와 부하선 1 및 부하선 2를 포함시키는 것에 의해 예시된 바와 같이, 다수의 통신 대역들을 지원할 수 있다.

예시적인 전력 증폭기 모듈

도 8은 다중 대역 전력 증폭기(102)를 포함할 수 있는 전력 증폭기 모듈(800)의 일 예의 블록도이다. 전력 증폭기 모듈(800)은 다수의 요소들을 포함할 수 있다. 이 요소들은, 예를 들어, 전력 증폭기(102) 및 제어기(806)를 포함할 수 있다. 이 전력 증폭기 모듈 요소들 각각은 동일한 회로 다이 상에 구현될 수 있다. 대안적으로, 전력 증폭기 모듈(800)의 요소들 중 적어도 일부가 상이한 회로 다이 상에 구현될 수 있다. 유리하게도, 요소들을 상이한 회로 다이 상에 구현하는 것에 의해, 전력 증폭기 모듈(800)의 상이한 회로 요소들에 대해 상이한 반도체 기술들이 사용될 수 있다. 예를 들어, PA(102)는 GaAs(gallium arsenide) 기술을 사용하여 구현될 수 있는 반면, 제어기(806)는 Si(silicon)를 사용하여 구현될 수 있다.

전력 증폭기(102)는 전력 증폭기(102)의 하나 이상의 스테이지들을 바이어싱할 수 있는 바이어스 회로(802)를 포함할 수 있다. 전력 증폭기(102)의 하나 이상의 스테이지들을 바이어싱하는 것은 전력 증폭기(102)의 트랜지스터들에 바이어스 전류를 공급하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 전력 증폭기 모듈(800)은 하나 이상의 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)은 스위치드 고조파 종단 회로(108, 110, 302, 304, 402, 404, 406, 502, 504, 602, 604, 702, 또는 704) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프로그램가능 고조파 종단 회로(804)의 선택 및/또는 선택된 프로그램가능 고조파 종단 회로(804)의 구성은 제어기(806)에 의해 수행될 수 있다.

제어기(806)는 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814), PA 바이어스 제어기(810), 및 PA 클래스 제어기(812)를 포함할 수 있다. PA 바이어스 제어기(810)는 바이어스 회로(802)를 선택하기 위한 그리고/또는 바이어스 회로(802)에 의해 공급되는 바이어스 전류를 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. PA 바이어스 제어기(810)는 바이어스 회로(802)를 수정하는 것에 의해 PA(102)에 대한 동작점(operating point)을 설정할 수 있다.

PA 클래스 제어기(812)는 전력 증폭기(102)의 동작 클래스를 선택하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 또한, PA 클래스 제어기(812)는 전력 증폭기(102)에 대한 클래스의 선택에 기초하여 전력 증폭기(102)에 전기적으로 연결시킬 하나 이상의 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)을 선택할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭기(102)가 클래스 F 전력 증폭기로서 동작하는 경우, PA 클래스 제어기(812)는 프로그램가능 고조파 종단 회로들(502 및 504)을 전력 증폭기(102)와 전기 통신할 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)로서 선택할 수 있다.

프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)는 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)을 구성하기 위한 제어기를 포함할 수 있다. 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)을 구성하는 것은 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)의 하나 이상의 커패시터들을 전력 증폭기(102)에 전기적으로 연결시키기 위해 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)의 하나 이상의 스위치들을 열거나 닫는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)이 조합 고조파 종단 회로(402)를 포함하는 것으로 가정할 때, 스위치들(S1 내지 Sn) 중 하나 이상 및/또는 스위치들(S1' 내지 Sn') 중 하나 이상이 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)에 의해 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 제어기(806)의 제어기들 중 하나 이상에 의해 공급되는 제어 신호들은 전력 증폭기 모듈(800) 및/또는 전력 증폭기 모듈(800)을 포함하는 무선 디바이스의 제조자에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제조자는 전력 증폭기 모듈(800)을 포함하는 무선 디바이스가 특정 주파수 대역 내에서 그리고/또는 특정 클래스의 전력 증폭기를 사용하여 기능하도록 설계하고, 제조자는 하나 이상의 제어들을 무선 디바이스의 메모리 내로 프로그램할 수 있다. 제어기(806)는 전력 증폭기(102), 바이어스 회로(802), 및/또는 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)에 대한 하나 이상의 제어 신호들을 결정하기 위해 무선 디바이스의 메모리에 액세스할 수 있다.

대안적으로 또는 그에 부가하여, 제어기(806)는 무선 디바이스의 동작 환경에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호들을 결정할 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 제어기(806)는 전력 증폭기 모듈(800)을 포함하는 무선 디바이스와 통신하는 기지국에 의한 요청 및/또는 제어들에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호들을 결정할 수 있다.

예시적인 무선 디바이스

도 9는 도 8의 전력 증폭기 모듈(800)을 포함할 수 있는 무선 디바이스(900)의 일 예의 블록도이다. 무선 디바이스(900)가 단지 하나의 전력 증폭기 모듈(PAM)을 예시하고 있지만, 일부 경우들에서, 무선 디바이스(900)가 다수의 PAM들 - 그 각각이 PAM(800)과 동일한 구성을 가질 수 있거나 그렇지 않을 수 있음 - 을 포함하는 것이 가능하다. 그렇지만, 본 개시 내용의 실시예들은 무선 디바이스가 하나의 전력 증폭기(102)를 사용하여 다수의 증폭기 동작 클래스들과 다수의 통신 대역들 및 기술들을 지원할 수 있게 한다. 이와 같이, 소정의 무선 디바이스(900)가 다수의 PAM들(800)을 포함할 수 있지만, 특정 실시예들에서, 무선 디바이스(900)는 다수의 통신 표준들(2G, 3G, 4G, 및 4G LTE, 기타 등등)을 지원하면서 단일의 PAM(800)을 포함할 수 있다. 더욱이, 무선 디바이스(900)가 무선 디바이스의 하나의 비제한적인 예에 불과하다는 것과 무선 디바이스(900)의 다른 실시예들이 가능하다는 것을 잘 알 것이다.

일부 실시예들에서, 전력 증폭기 모듈(800)은 시스템 온 칩(system on chip)(SoC 또는 SOC)일 수 있는, 보다 큰 전력 증폭 시스템(930)의 일부로서 포함될 수 있다. 이 전력 증폭 시스템(930)은 송신기의 일부일 수 있다. 도 9에 예시된 바와 같이, 무선 디바이스(900)는 전력 증폭 시스템(930)과 전기 통신하는 별개의 송수신기(904)를 포함할 수 있다. 그렇지만, 다른 실시예들에서, 전력 증폭 시스템(930)은 송수신기(904)의 일부일 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 증폭 시스템(930)은 프런트 엔드 모듈(front end module, FEM)의 일부일 수 있다.

전력 증폭 시스템(930)은 다수의 스위치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 증폭 시스템(930)은 하나 이상의 주파수 대역들에 걸쳐 안테나(902A)로부터의 신호들의 송신 또는 수신을 위한 안테나 스위치(916)를 포함할 수 있다. 또한, 전력 증폭 시스템(930)은 하나 이상의 지원되는 통신 대역들에 기초하여 상이한 부하선들을 선택하기 위한 스위치(912)를 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 스위치들(912 및 916)은 복수의 듀플렉서들(914A, 914B, 914C, 및 914D)(일괄하여 듀플렉서들(914)이라고 지칭될 수 있음) 중에서 선택하기 위해 사용될 수 있다. 듀플렉서들(914)은 안테나(902A)와의 양방향 통신을 가능하게 한다.

일부 경우들에서, PAM(800)은, 증폭되어 송신될 RF 신호들을 발생시키기 위해 그리고 수신된 신호들을 처리하기 위해, 기지의 방식들로 구성되고 동작될 수 있는 송수신기(904)로부터 RF 신호들을 수신할 수 있다. 일부 구현들에서, PAM(800)은 송수신기(904)에 포함될 수 있는 송신기의 일부로서 포함되어 있다. 일부 이러한 경우들에서, PAM(800)은 수신된 신호들을 처리함이 없이 송신하기 위한 신호들을 처리할 수 있다. 다른 구현들에서, PAM(800)은 수신된 신호들 및, 예를 들어, 기지국으로 송신하기 위한 신호들 둘 다를 처리할 수 있다.

송수신기(904)는 하나 이상의 사용자 인터페이스 요소들에 의한 처리에 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들과 송수신기(904)에 의한 처리에 적합한 RF 신호들 간의 변환을 제공하도록 구성되어 있는 기저대역 서브시스템(906)과 상호작용할 수 있다. 송수신기(904)는 또한 무선 디바이스의 동작을 위해 전력을 관리하도록 구성되어 있는 전력 관리 컴포넌트(922)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 전력 관리는 또한, 컴포넌트들 중에서도 특히, 기저대역 서브시스템(906) 및 PAM(800)의 동작들을 제어할 수 있다. 또한, 전력 관리 컴포넌트(922)는 공급 전압을, 전압을 PA(102)에 제공하기 전에 전압을 승압(boost)시킬 수 있는 스위치 모드 부스트 컨버터(switch mode boost converter)(도시 생략)에 제공할 수 있다. 또한 전력 관리 컴포넌트(922)가, 배터리와 같은, 전원을 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 하나 이상의 배터리들은 무선 디바이스(900) 내의 개별 컴포넌트들일 수 있다.

무선 디바이스(900)의 다양한 컴포넌트들 사이의 다수의 연결들이 가능하고, 본 개시 내용을 제한하기 위한 것이 아니라 단지 예시의 명확함을 위해 도 9로부터 생략되어 있다. 예를 들어, 전력 관리 컴포넌트(922)는 기저대역 서브시스템(906), PAM(800), DSP(924), 또는 다른 컴포넌트들(926)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 예로서, 기저대역 서브시스템(906)은 사용자에게 제공되는 그리고/또는 사용자로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 입력 및 출력을 용이하게 할 수 있는 사용자 인터페이스 프로세서(908)에 연결될 수 있다.

기저대역 서브시스템(906)은 또한 무선 디바이스(900)의 동작을 용이하게 하기 위해 그리고/또는 사용자에 대한 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하도록 구성될 수 있는 메모리(910)에 연결될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 메모리(910)는 APT(average power tracking: 평균 전력 추적) 테이블 또는 다른 데이터 구조를 포함할 수 있다. APT 테이블은 기지국에 의해 식별될 수 있는 목표 전력 레벨들에 대응하는 PA(102)에 대한 목표 전압 레벨들을 식별해줄 수 있다. 예를 들어, 기지국으로부터 목표 전력 레벨의 수신 시에, 무선 디바이스는 대응하는 목표 전압 레벨을 결정하기 위해 APT 테이블에 액세스할 수 있다. 이 목표 전압 레벨은 PA(102)에 대한 동작점을 설정하는 데 사용될 수 있다. 또한, APT 테이블은 PA(102)의 동작 클래스 및/또는 원하는 통신 대역에 기초한 상이한 목표 전압 레벨들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 호출 프로세서(call processor)(918)는 기지국과 통신할 수 있다. 이 호출 프로세서(918)는 기지국으로부터의 명령들을 해석할 수 있고, 기지국으로부터 수신되는 명령에 기초하여 APT 테이블에 액세스할 수 있다. 또한, 호출 프로세서(918)는 PA(102)의 동작점을 조절하라고 PAM(800)에 지시할 수 있다. 더욱이, 호출 프로세서(918)는 PA(102)를 특정 클래스(클래스 E, 클래스 F, 또는 인버스 클래스 F, 기타 등등)에서 동작하도록 구성하라고 제어기(806)에 지시할 수 있다. PA(102)의 동작을 구성하는 것은 프로그램가능 고조파 종단 회로들(804)을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 그에 부가하여, 호출 프로세서(918)는 PA(102)를 특정 주파수 대역 내의 신호들을 처리하도록 구성하라고 제어기(806)에 지시할 수 있다.

전술한 컴포넌트들에 부가하여, 무선 디바이스(900)는 하나 이상의 중앙 프로세서들(920)을 포함할 수 있다. 각각의 중앙 프로세서(920)는 하나 이상의 프로세서 코어들을 포함할 수 있다. 또한, 무선 디바이스(900)는 하나 이상의 안테나들(902A, 902B)을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 무선 디바이스(900)의 안테나들 중 하나 이상은 상이한 주파수들에서 또는 상이한 주파수 범위들 내에서 송신 및/또는 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 안테나들 중 하나 이상이 상이한 무선 네트워크들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 예를 들어, 안테나(902A)는 2G 네트워크를 통해 신호들을 송신하고 수신하도록 구성될 수 있고, 안테나(902B)는 3G 또는 4G LTE 네트워크를 통해 신호들을 송신하고 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 안테나들(902A 및 902B) 둘 다는, 예를 들어, 2.5G 네트워크를 통해 그러나 상이한 주파수들에서 신호들을 송신하고 수신하도록 구성될 수 있다.

일부 구현들에서, 각각의 안테나는 PAM(800) 및/또는 전력 증폭 시스템(930)과 전기 통신할 수 있다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 각각의 안테나는 상이한 PAM 또는 전력 증폭 시스템과 연관되어 있거나 그와 전기 통신할 수 있다. 이와 같이, 안테나(902A)가 전력 증폭 시스템(930)과 전기 통신하는 반면, 안테나(902B)는 다른 전력 증폭 시스템(도시 생략)과 전기 통신할 수 있다. 더욱이, 특정 실시예들에서, 안테나(902A)는 주 안테나(primary antenna)일 수 있고, 안테나(902B)는 다이버시티 안테나(diversity antenna)일 수 있거나, 그 반대일 수 있다.

다수의 다른 무선 디바이스 구성들은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 특징들을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스가 다중 대역 디바이스일 필요는 없다. 다른 예에서, 무선 디바이스는 다이버시티 안테나와 같은 부가의 안테나들, 그리고 Wi-Fi, 블루투스, 및 GPS와 같은 부가의 연결 특징부들을 포함할 수 있다. 또한, 무선 디바이스(900)는, 아날로그-디지털 변환기, 디지털-아날로그 변환기, 그래픽 처리 유닛, 고상 드라이브 등과 같은, 임의의 수의 부가 컴포넌트들(926)을 포함할 수 있다. 더욱이, 무선 디바이스(900)는 하나 이상의 무선 네트워크들을 통해 통신할 수 있는 그리고 PA(102) 및/또는 PAM(800)을 포함할 수 있는 임의의 유형의 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스(900)는 스마트폰 또는 덤폰(dumbphone) 등을 비롯한 휴대폰, 태블릿, 랩톱, 비디오 게임 디바이스, 스마트 가전기기일 수 있다.

예시적인 전력 증폭기 클래스 선택 프로세스

도 10은 전력 증폭기 클래스 선택 프로세스(1000)의 일 예의 플로우차트이다. 프로세스(1000)가, 전력 증폭기(102)와 같은, 전력 증폭기에 대한 동작 클래스를 선택 및/또는 구성하는 프로세스의 일 예라는 것을 잘 알 것이다. 전력 증폭기의 동작 클래스를 선택 및/또는 구성하는 다른 프로세스들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스(1000)의 동작들은 상이한 순서로 또는 실질적으로 병렬로 수행될 수 있다. 이와 같이, 프로세스(1000)와 관련하여 기술되는 동작들의 순서는 설명의 편의를 위한 것이고 프로세스(1000)를 제한하기 위한 것이 아니다. 더욱이, 각종의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합을 비롯한, 각종의 시스템들이 프로세스(1000)의 적어도 부분들을 구현할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 프로세스(1000)는, 적어도 부분적으로, 제어기(806), 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814), PA 바이어스 제어기(810), 또는 PA 클래스 제어기(812), 이들의 조합들 등에 의해 수행될 수 있다. 본 개시 내용을 제한하기 위한 것이 아니라 논의를 간략화하기 위해, 프로세스(1000)가 특정 시스템들과 관련하여 기술될 것이다.

프로세스(1000)는, 예를 들어, 블록(1002)에서 PA 클래스 제어기(812)가 PA 클래스 제어 신호를 수신할 때 시작될 수 있다. 이 PA 클래스 제어 신호는 코어 프로세서(918)로부터 수신될 수 있고 그리고/또는 메모리(910)로부터 액세스될 수 있다. 대안적으로, PA 클래스 제어기(812)가 메모리(910)로부터 액세스되는, 호출 프로세서(918)로부터 수신되는, 또는 기지국으로부터 수신되는 정보 또는 구성 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 PA 클래스 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 일부 경우들에서, PA 클래스 제어 신호는 무선 디바이스(900)의 제조자에 의해 그리고/또는 기지국으로부터 제공되는 구성 정보를 포함할 수 있다.

블록(1004)에서, PA 클래스 제어기(812)는 블록(1002)에서 수신되는 PA 클래스 제어 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 PA 클래스를 식별한다. 블록(1006)에서, PA 클래스 제어기(812)는 블록(1004)에서 식별되는 PA 클래스와 연관된 제2 고조파 트랩 필터를 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)에 연결시킨다. 일부 구현들에서, 제2 고조파 트랩 필터는 복수의 제2 고조파 트랩 필터들 중 하나일 수 있다. 복수의 제2 고조파 트랩 필터들 중 적어도 일부는 전력 증폭기(102)에 대한 상이한 동작 클래스와 연관되어 있을 수 있다. 예를 들어, 하나의 제2 고조파 트랩 필터는 클래스 F 전력 증폭기와 연관되어 있을 수 있고, 다른 제2 고조파 트랩 필터는 인버스 클래스 F 전력 증폭기와 연관되어 있을 수 있다.

블록(1008)에서, PA 클래스 제어기(812)는 나머지 제2 고조파 트랩 필터들을 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)로부터 연결해제시킨다. 일부 실시예들에서, 블록(1008)은 선택적이거나 생략될 수 있다. 예를 들어, 나머지 고조파 트랩 필터들이 전력 증폭기(102)로부터 이미 연결해제되어 있는 경우에, 블록(1008)이 생략된다.

블록(1010)에서, PA 클래스 제어기(812)는 블록(1004)에서 식별되는 PA 클래스와 연관된 제3 고조파 트랩 필터를 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)에 연결시킨다. 일부 구현들에서, 제3 고조파 트랩 필터는 복수의 제3 고조파 트랩 필터들 중 하나일 수 있다. 복수의 제3 고조파 트랩 필터들 중 적어도 일부는 전력 증폭기(102)에 대한 상이한 동작 클래스와 연관되어 있을 수 있다. 예를 들어, 하나의 제3 고조파 트랩 필터는 클래스 F 전력 증폭기와 연관되어 있을 수 있고, 다른 제3 고조파 트랩 필터는 클래스 E 전력 증폭기와 연관되어 있을 수 있다.

블록(1012)에서, PA 클래스 제어기(812)는 나머지 제3 고조파 트랩 필터들을 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)로부터 연결해제시킨다. 일부 실시예들에서, 블록(1012)은 선택적이거나 생략될 수 있다. 예를 들어, 나머지 고조파 트랩 필터들이 전력 증폭기(102)로부터 이미 연결해제되어 있는 경우에, 블록(1012)이 생략된다.

블록들(1006 및 1010)에서 연결된 고조파 트랩 필터들의 기능은 전력 증폭기(102)에 대한 클래스 유형에 의존할 수 있다. 일부 경우들에서, 블록(1006)에서 연결되는 제2 고조파 트랩 필터는 제2 고조파 주파수 또는 2FO 주파수에 대한 단락을 제공할 수 있다. 또한, 일부 이러한 경우들에서, 블록(1010)에서 연결되는 제3 고조파 트랩 필터는 제3 고조파 주파수 또는 3FO 주파수에 대한 개방 임피던스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 예시된 바와 같이, 클래스 F 증폭기는 이러한 구성을 포함할 수 있다. 다른 경우들에서, 블록(1006)에서 연결되는 제2 고조파 트랩 필터는 제2 고조파 주파수 또는 2FO 주파수에 대한 개방 임피던스를 제공할 수 있다. 또한, 일부 이러한 경우들에서, 블록(1010)에서 연결되는 제3 고조파 트랩 필터는 제3 고조파 주파수 또는 3FO 주파수에 대한 단락을 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 예시된 바와 같이, 인버스 클래스 F 증폭기는 이러한 구성을 포함할 수 있다.

특정 실시예들에서, 수신된 신호의 부가의 고조파들(제4 고조파, 제5 고조파, 기타 등등)에 대한 고조파 트랩 필터들이 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)에 연결될 수 있다. 그렇지만, 다른 경우들에서, 고조파 트랩 필터들이 수신된 신호의 제2 고조파 및 제3 고조파에 대해서만 사용된다.

일부 구현들에서, 부가의 고조파 트랩 필터들이 스테이지간 스위치드 고조파 종단들(110)로서 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 바와 같이, 부가의 스테이지간 스위치드 고조파 종단들(110)은 출력 트랜지스터(104)의 베이스와 전기 통신할 수 있다. 전형적으로, 스테이지간 고조파 트랩 필터들이 전력 증폭기(102)의 부가의 스테이지들의 일부로서 포함되지 않는데, 그 이유는, 일반적으로, 수신된 신호의 이득이 너무 작아서 전력 증폭기(102)의 이전 스테이지에 스테이지간 고조파 트랩 필터를 포함시키는 것으로부터 실질적으로 이득을 보지 못하기 때문이다. 그렇지만, 특정 실시예들에서, 부가의 스테이지간 고조파 트랩 필터들이 전력 증폭기(102)의 일부로서 포함될 수 있다. 예를 들어, 3-스테이지 또는 4-스테이지의 다중 스테이지 전력 증폭기에서, 스테이지간 고조파 트랩 필터는 출력 스테이지 이전에 그리고 제2 스테이지 내지 마지막 트랜지스터 스테이지 이전에 포함될 수 있다.

블록(1014)에서, 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)는 전력 증폭기 클래스에 대한 동작 주파수를 식별한다. 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)는 메모리(910)에 있는 제어할 제조자 프로그램에 액세스하는 것에 의해 동작 주파수를 결정할 수 있다. 전형적으로, 특정 PA 클래스에 대한 동작 주파수가 정적이고, 무선 디바이스(900)에 대한 제조 사양에 기초한다. 그렇지만, 일부 경우들에서, 동작 주파수가 동적일 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 동작 주파수가 기지국으로부터의 거리 및/또는 기지국으로부터의 명령에 기초하여 달라질 수 있다.

블록(1016)에서, 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)는 블록(1014)에서 식별되는 동작 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 스위치들을 구성한다. 제2 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 스위치들을 구성하는 것에 의해, 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 커패시터들이 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)의 컬렉터에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 제2 고조파 스테이지간 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 커패시터들이 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)의 베이스에 전기적으로 연결될 수 있다.

블록(1018)에서, 프로그램가능 고조파 종단 회로들 제어기(814)는 블록(1014)에서 식별되는 동작 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 제3 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 스위치들을 구성한다. 제3 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 스위치들을 구성하는 것에 의해, 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 커패시터들이 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)의 컬렉터에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 일부 경우들에서, 제3 고조파 스테이지간 고조파 트랩 필터의 하나 이상의 커패시터들이 전력 증폭기(102)의 출력 스테이지(104)의 베이스에 전기적으로 연결될 수 있다.

블록(1020)에서, 제어기(806)는 PA 클래스 및 기본 동작 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 출력 임피던스 정합 네트워크(112)를 수정한다. 기본 동작 주파수는 고조파 트랩 필터들에 의해 처리되는 고조파 주파수들에 대응할 수 있다. 일부 경우들에서, PA(102)는 고 임피던스 전력 증폭기이다. 이와 같이, 일부 경우들에서, 다른 전력 증폭기 설계들에 비해 더 작은 임피던스 변성기가 요구된다. 더욱이, 일부 경우들에서, 임피던스 변성기는 필요하지 않다. 이와 같이, 일부 경우들에서, 출력 임피던스 정합 네트워크(112)가 생략될 수 있다. 그에 따라, 일부 경우들에서, 블록(1020)은 선택적이거나 생략될 수 있다. 일부 이러한 경우들에서, 전력 증폭기(102)가 저역 통과 필터에 전기적으로 연결될 수 있다.

특정 실시예들에서, PA(102)의 동작 클래스 및 PA(102)의 동작 주파수 중 하나 이상을 수정하기 위해 프로세스(1000)가 사용될 수 있다. 이와 같이, 특정 실시예들에서, 본원에 기술되는 실시예들은 무선 디바이스(900) 및 PA(102)의 동적 동작을 가능하게 한다. 종종, PA(102)의 동작 클래스 및 동작 주파수가 특정 호출 동안 또는 기지국과의 특정 통신 시간 슬롯 동안 정적일 것이다. 그렇지만, 일부 경우들에서, PA(102)가 호출 동안 재구성될 수 있다. 예를 들어, 기지국들 간의 핸드오프 동안, PA(102)가 상이한 클래스 및/또는 주파수를 지원하도록 재구성될 수 있다.

용어

문맥이 명백히 다른 것을 요구하지 않는 한, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 청구범위에 걸쳐, "포함한다", "포함하는" 등과 같은 단어들이, 배타적 또는 전수적 의미가 아니라 포함적 의미로; 즉 "~를 포함하지만 이들로 제한되지 않음"의 의미로 해석되어야 한다. "결합된"이라는 용어는 2개의 요소들 사이의 연결을 지칭하는 데 사용되고, 이 용어는 2개 이상의 요소들이 직접 연결되거나 하나 이상의 중간 요소들을 통해 연결될 수 있는 것을 지칭한다. 그에 부가하여, "본원에서, "이상에서", "이하에서"와 같은 단어들 및 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정 부분들이 아니라 본 출원 전체를 지칭할 것이다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 이상의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서의 단어들은 또한, 각각, 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목들의 목록과 관련하여 "또는"이라는 단어는 그 단어의 다음과 같은 해석들 모두를 포함한다: 목록 내의 항목들 중 임의의 것, 목록 내의 항목들 모두, 및 목록 내의 항목들의 임의의 조합.

본 발명의 실시예들에 대한 이상의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 전수적인 것으로도, 본 발명을 이상에 개시되어 있는 정확한 형태로 제한하는 것으로도 의도되어 있지 않다. 본 발명의 구체적인 실시예들 및 예들이 이상에서 예시를 위해 기술되어 있지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자라면 잘 알 것인 바와 같이, 본 발명의 범주 내에서 다양한 등가의 수정들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안의 실시예들은 상이한 순서로 단계들을 갖는 루틴들을 수행하거나, 블록들을 가지는 시스템들을 이용할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 제거, 이동, 추가, 세분, 결합 및/또는 수정될 수 있다. 이 프로세스들 또는 블록들 각각은 각종의 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되어 있지만, 이 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행될 수 있거나, 상이한 때에 수행될 수 있다.

본원에 제공되어 있는 본 발명의 개시 내용이 꼭 앞서 기술된 시스템이 아니라 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 앞서 기술된 다양한 실시예들의 요소들 및 동작들이 추가의 실시예들을 제공하기 위해 결합될 수 있다.

그 중에서도 특히, "할 수 있다", "할 수 있을 것이다", "일지도 모른다", "예컨대" 등과 같은 본원에서 사용되는 조건적 표현(conditional language)은, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 또는 사용되는 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 실시예들이 특정 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만, 다른 실시예들이 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하는 것으로 의도되어 있다. 이와 같이, 이러한 조건적 표현이 일반적으로 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예들에 대해 어쨌든 필요하다는 것 또는 하나 이상의 실시예들이, 저작자 입력 또는 프롬프트를 사용하여 또는 사용하지 않고, 이 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 임의의 특정 실시예에 포함되거나 그 실시예에서 수행되어야 하는지를 결정하는 논리를 반드시 포함해야 한다는 것을 암시하는 것으로 의도되어 있지 않다.

문구 "X, Y, 또는 Z 중 적어도 하나"와 같은 택일적 표현(disjunctive language)은, 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 항목, 항, 등이 X, Y, 또는 Z, 또는 이들의 임의의 조합(예컨대, X, Y, 및/또는 Z)일 수 있다는 것을 제시하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 다른 방식으로 이해된다. 이와 같이, 이러한 택일적 표현은 일반적으로 특정 실시예들이 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 또는 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 것을 요구한다는 것을 암시하는 것으로 의도되어 있지 않고 암시해서는 안 된다.

달리 명백히 언급되지 않는 한, "한" 또는 "하나의"과 같은 관형사는 일반적으로 하나 이상의 기술되는 항목들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 그에 따라, "~하도록 구성된 하나의 디바이스"와 같은 문구는 하나 이상의 인용된 디바이스들을 포함하는 것으로 의도되어 있다. 이러한 하나 이상의 인용된 디바이스들은, 모두가 함께, 언급된 인용들을 수행하는 것으로 구성될 수 있다. 예를 들어, "인용들 A, B 및 C를 수행하도록 구성된 프로세서"는 인용들 B 및 C를 수행하도록 구성된 제2 프로세서와 협력하여 동작하는 인용 A를 수행하도록 구성된 제1 프로세서를 포함할 수 있다.

본 발명의 특정 실시예들이 기술되어 있지만, 이 실시예들은 단지 예로서 제시되어 있으며, 본 개시 내용의 범주를 제한하는 것으로 의도되어 있지 않다. 실제로, 본원에 기술되는 새로운 방법들 및 시스템들은 각종의 다른 형태들로 구현될 수 있고; 게다가 본 개시 내용의 사상을 벗어나지 않고 본원에 기술되는 방법들 및 시스템들의 형태에서의 다양한 생략들, 치환들 및 변경들이 행해질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그의 등가물들은 본 개시 내용의 범주 및 사상 내에 속하는 이러한 형태들 또는 수정들을 포함하는 것으로 의도되어 있다.

Claims

전력 증폭기 모듈로서,
적어도 제1 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하는 다중 스테이지(multistage) 전력 증폭기 - 상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제1 스테이지와 상기 출력 스테이지 사이에 위치된 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로(inter-stage programmable harmonic termination circuit) - 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신함 -;
상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로 - 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제1 커패시터들 및 복수의 제1 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 제1 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제1 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신함 -; 및
상기 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하고, 상기 신호의 제2 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 구성된 제어기
를 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함하고, 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제2 커패시터들 및 복수의 제2 스위치들을 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제2항에 있어서,
상기 복수의 제2 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고, 상기 제어기는, 상기 신호의 제3 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 전력 증폭기 모듈.
제3항에 있어서,
클래스 F 동작(class F operation)과 연관된 제어 신호에 응답하여, 상기 제어기는 상기 신호의 상기 제2 고조파 주파수를 단락시키기 위해 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하고 상기 신호의 상기 제3 고조파 주파수에 개방 임피던스(open impedance)를 제공하기 위해 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 전력 증폭기 모듈.
제3항에 있어서,
인버스 클래스 F 동작(inverse class F operation)과 연관된 제어 신호에 응답하여, 상기 제어기는 상기 신호의 상기 제2 고조파 주파수에 개방 임피던스를 제공하기 위해 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하고 상기 신호의 상기 제3 고조파 주파수를 단락시키기 위해 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 선택된 동작 클래스에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 다수의 구성들을 지원하는 전력 증폭기 모듈.
제5항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 클래스 F 구성, 인버스 클래스 F 구성, 클래스 E 구성, 또는 클래스 J 구성 중 적어도 2개를 지원하는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 출력 임피던스 정합 네트워크를 더 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 저역 통과 필터를 더 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제1항에 있어서,
상기 전력 증폭기 모듈은 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 출력 임피던스 정합 네트워크를 포함하지 않는 전력 증폭기 모듈.
무선 디바이스로서,
복수의 부하선(load line)들 - 상기 부하선들 중 적어도 일부는 상이한 통신 주파수 대역에 대응함 -;
상기 복수의 부하선들 중의 부하선을 다중 스테이지 전력 증폭기에 전기적으로 연결시키도록 구성된 스위치 네트워크; 및
전력 증폭기 모듈 - 상기 전력 증폭기 모듈은 적어도 제1 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하는 상기 다중 스테이지 전력 증폭기를 포함함 - 을 포함하고,
상기 전력 증폭기 모듈은, 상기 제1 스테이지와 상기 출력 스테이지 사이에 위치된 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로, 및 제어기를 포함하고,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 신호를 수신하도록 구성되고,
상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하며,
상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제1 커패시터들 및 복수의 제1 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 제1 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제1 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고,
상기 제어기는, 상기 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하고, 상기 신호의 제2 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제1 스위치들의 구성을 수정하도록 구성되는,
무선 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 전력 증폭기 모듈은 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 상기 출력 스테이지와 전기 통신하는 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함하고, 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 제2 커패시터들 및 복수의 제2 스위치들을 포함하는 무선 디바이스.
제13항에 있어서,
상기 복수의 제2 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 제2 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고, 상기 제어기는, 상기 신호의 제3 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 제2 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 무선 디바이스.
제12항에 있어서,
상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 다수의 동작 클래스들을 지원하는 무선 디바이스.
전력 증폭기 모듈로서,
적어도 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 포함하는 다중 스테이지 전력 증폭기 - 상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 신호를 수신하도록 구성됨 -;
상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지 사이에 위치된 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로(inter-stage programmable harmonic termination circuit) - 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신함 -; 및
상기 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 구성된 제어기
를 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제16항에 있어서,
상기 제2 스테이지는 상기 전력 증폭기의 출력 스테이지인 전력 증폭기 모듈.
제16항에 있어서,
상기 신호의 고조파 주파수는 제2 고조파 주파수 또는 제3 고조파 주파수 중 하나인 전력 증폭기 모듈.
제18항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 특정 동작 클래스에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 고조파 주파수 또는 상기 제3 고조파 주파수 중 하나에 대해 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 전력 증폭기 모듈.
제19항에 있어서,
상기 증폭기의 특정 동작 클래스는 상기 다중 스테이지 전력 증폭기에 의해 지원되는 복수의 통신 주파수 대역들 중의 통신 주파수 대역에 대응하는 전력 증폭기 모듈.
제16항에 있어서,
상기 제2 스테이지에 후속하여 위치되며 상기 제2 스테이지와 전기 통신하는 출력 스테이지 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함하는 전력 증폭기 모듈.
제21항에 있어서,
상기 출력 스테이지 프로그램가능 고조파 종단 회로는 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 다수의 동작 클래스들을 지원하는 전력 증폭기 모듈.
무선 디바이스로서,
복수의 부하선들 - 상기 부하선들 중 적어도 일부는 상이한 통신 주파수 대역에 대응함 -;
상기 복수의 부하선들 중의 부하선을 전력 증폭기에 전기적으로 연결시키도록 구성된 스위치 네트워크; 및
전력 증폭기 모듈 - 상기 전력 증폭기 모듈은 다중 스테이지 전력 증폭기, 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로 및 제어기를 포함하고, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기는 적어도 제1 스테이지 및 제2 스테이지를 포함하며, 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로는 상기 제1 스테이지와 상기 제2 스테이지 사이에 위치되며, 복수의 커패시터들 및 복수의 스위치들을 포함하고, 상기 복수의 커패시터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 스위치들 중 적어도 하나와 전기 통신하고, 상기 제어기는, 상기 신호의 고조파 주파수에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 스테이지간 프로그램가능 고조파 종단 회로의 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 구성됨 -
을 포함하는 무선 디바이스.
제23항에 있어서,
상기 제2 스테이지는 상기 전력 증폭기의 출력 스테이지인 무선 디바이스.
제23항에 있어서,
상기 신호의 고조파 주파수는 제2 고조파 주파수 또는 제3 고조파 주파수 중 하나인 무선 디바이스.
제25항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 다중 스테이지 전력 증폭기의 특정 동작 클래스에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 고조파 주파수 또는 상기 제3 고조파 주파수 중 하나에 대해 상기 복수의 스위치들의 구성을 수정하도록 추가로 구성되는 무선 디바이스.
제23항에 있어서,
상기 전력 증폭기 모듈은 상기 제2 스테이지의 출력과 전기 통신하는 프로그램가능 고조파 종단 회로를 더 포함하는 무선 디바이스.