KR20130129367A - 전송 회로를 위한 정합 회로망 - Google Patents

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KR20130129367A
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Abstract

본 발명은 무선 통신 장치의 전송 회로에 관한 것이다. 이 전송 회로는 전력 증폭기 회로, 출력 정합 회로망, 및 임피던스 제어 회로를 포함한다. 전력 증폭기 회로는 무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭시켜 증폭된 RF 출력 신호를 제공하고, 이 증폭된 RF 출력 신호는 출력 정합 회로망을 통과하여 하나 이상의 안테나를 통해 전송된다. RF 입력 신호의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로는 출력 정합 회로망의 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 원하는 방식으로 조절한다. 가변 임피던스 소자들의 값들은 소정의 성능 사양을 달성하기 위해 출력 정합 회로망이 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 그리고 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 동시에 동적으로 제시하도록 조절된다.

Description

전송 회로를 위한 정합 회로망{MATCHING NETWORK FOR TRANSMISSION CIRCUITRY}
이 출원은 2010년 11월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/917,112호의 우선권을 주장하며, 그 개시 내용 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로, 특히 동작 조건들이 변화함에 따라 무선 주파수(RF) 입력 신호의 중심 주파수에서뿐만 아니라 RF 입력 신호의 중심 주파수의 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스를 제공하도록 전송 경로의 가변 정합 회로망을 동적으로 제어하는 것에 관한 것이다.
무선 통신 시스템들에서, 설계자들은 이동 장치 또는 기지국과 같은 통신 장치에 대한 전송 경로를 설계할 때 경합하는 성능 파라미터들(competing performance parameters) 간에 절충안을 만들도록 끊임없이 강요받는다. 도 1을 참조하면, 무선 통신 장치에 대한 전형적인 전송 경로가 예시되어 있다. 전송 경로는 일반적으로 변조된 RF 입력 신호(RFIN)를 통해 전송될 데이터를 부호화하는 제어 및 변조 회로(10); 변조된 RF 입력 신호(RFIN)를 증폭시키기 위한 전력 증폭기 회로(PA)(12); 아래에 더 상세히 설명될, 임피던스 정합 회로망(14); 및 변조되고 증폭된 RF 출력 신호(RFOUT)를 원격 장치로 전송하기 위한 안테나(16)를 포함한다. 거의 모든 전송 경로 설계에서, 설계자들은 효율성과 선형성의 통상적으로 경합하는 파라미터들 간에 절충안을 만들도록 강요받는다. 전력 소비와 열 발생을 최소화하기 위해서는, 효율성을 최대화하는 것이 필수적이다. 전송 신호의 품질을 최대화하기 위해서는, 선형성을 유지하는 것이 종종 필수적이다.
유감스럽게도, 더 정확한 전송 경로 설계는 일반적으로 덜 효율적이다. 전송 경로 설계에서는 선형성과 효율성이 중요하지만, 유효 동작 주파수 범위(즉, 대역폭)와 신호 이득과 같은 다른 파라미터들도 전반적인 설계에 중요하고 서로 경합하는 경향이 있다. 서로 다른 설계자들은 이들 다양한 파라미터들을 서로 다르게 평가할 수 있다. 예를 들어, 이동 장치에서는 전송 경로의 효율성과 대역폭이 선형성보다 우위에 있을 수 있는 데 반해, 기지국에서는 선형성이 효율성과 대역폭보다 우위에 있을 수 있다. 게다가, 특정 유형의 통신 장치의 한 설계자가 그 통신 장치에 대한 특정 응용 또는 적정 가격(price point)에 기초하여 다양한 파라미터들에 대해 다른 설계자와는 다른 우선 순위들을 가질 수 있다.
특히, 통신 장치에 의해 제공되는 동작 주파수, 출력 전력, 및 변조 방식의 유형 모두가 성능에 상당히 영향을 미친다. 예를 들어, 주어진 유형의 증폭기를 이용하는 전력 증폭기 회로(12)는 제1 동작 대역폭이나 제1 출력 전력 범위 내에서는 상대적으로 효율적일 수 있지만, 제2 동작 대역폭이나 제2 출력 전력 범위에서는 상대적으로 비효율적일 수 있다. 유사하게, 동일한 전력 증폭기 회로(12)는 하나의 변조 방식을 이용하여 변조된 신호를 증폭시키는 데는 상대적으로 효율적일 수 있지만, 제2의 변조 방식을 이용하여 변조된 신호를 증폭시키는 데는 상대적으로 비효율적일 수 있다. 이들 상충되는 설계 파라미터들은 상이한 변조 방식들을 이용하고, 상이한 또는 폭넓은 동작 대역폭들을 지원하고, 광범위의 출력 전력 레벨들에 걸쳐 동작할 필요가 있는 통신 장치들에서는 대단히 문제가 된다. 본질적으로, 폭넓은 대역폭에 걸쳐서 그리고 상이한 변조 방식들로 변조된 신호들에 대해 동작하면서 상이한 전력 레벨들에서 여전히 매우 효율적인 증폭기 설계는 없다. 그 결과, 설계자들은 전반적인 시스템 성능을 개선하려는 노력으로 RF 입력 신호(RFIN)의 특성들에 기초하여 전송 경로의 다양한 측면들의 구성을 동적으로 변경하는 기법들을 개발하고 있다.
동작 중에 동적으로 구성되고 있는 전송 경로의 한 측면은 임피던스 정합 회로망(14)의 실제 임피던스이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 임피던스 정합 회로망(14)은 전력 증폭기 회로(12)와 안테나(16) 사이에 존재하고 일반적으로 전력 증폭기 회로(12)의 출력 임피던스를 안테나(16)에 의해 제시된 부하 임피던스와 정합시키는 데 이용된다. 이론상으로, 전력 증폭기 회로(12)의 출력 임피던스를 안테나(16)에 의해 제시된 부하 임피던스와 정합시키면 전력 증폭기 회로(12)로부터 안테나(16)로의 전력 전송이 최대가 된다. 그러나 실제로는, 그러한 이론상 정합은 기껏해야 근사화되는데, 그 이유는 임피던스 정합 회로망(14)이 전력 증폭기 회로(12)의 많은 동작 파라미터들에도 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어, 전력 증폭기 회로(12)에 제시된 유효 부하의 임피던스는 전력 증폭기 회로(12)의 선형성, 출력 전력, 및 효율성에 크게 영향을 미칠 수 있고, 따라서, 전력 증폭기 회로(12)에 제시된 유효 부하는 전력 증폭기 회로(12)의 출력 임피던스를 안테나(16)에 의해 제시된 부하 임피던스에 완벽하게 정합시키는 것보다 더 중대할 수 있다.
따라서, 임피던스 정합 회로망(14)의 임피던스는 동작 중에 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, 진폭, 변조와 같은 RF 입력 신호(RFIN)의 특성, 및 원하는 출력 전력에 기초하여 동적으로 조절될 수 있다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 임피던스 제어 회로(18)가 전송 경로에 추가되어 동작 중에 RF 입력 신호(RFIN)의 특성 및 원하는 출력 전력에 기초하여 임피던스 정합 회로망(14)의 가변 임피던스를 동적으로 조절하는 데 이용될 수 있다. 도 2에 예시된 전송 경로의 경우, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)를 수신하여 분석하고, 분석된 RF 입력 신호(RFIN)의 특성 및 원하는 출력 전력에 기초하여, 임피던스 제어 신호(SZC)를 이용하여 정의된 방식으로 임피던스 제어 회로(18)의 임피던스를 동적으로 조절하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)의 진폭 및 중심 주파수에 기초하여 임피던스 정합 회로망(14)의 하나 이상의 가변 임피던스 소자를 연속적으로 조절할 수 있다.
전송 경로는 각 채널이 일반적으로 상이한 중심 주파수와 관련되어 있는 복수의 채널들을 지원하도록 설계되어 있다. 각 중심 주파수, 또는 채널마다, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)의 상이한 가능한 진폭 값들 및 상이한 이용 가능한 출력 전력 레벨들에 대응하는 다수의 제어 값들을 포함할 수 있다. 동작 중에, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 진폭 및 선택된 출력 전력 레벨에 기초하여 연속적으로 제어 값을 식별하고 대응하는 임피던스 제어 신호(SZC)를 생성할 것이고, 이 제어 신호는 RF 입력 신호(RFIN)의 주어진 중심 주파수와 진폭 및 원하는 출력 전력 레벨에 대해 원하는 임피던스를 제공하도록 임피던스 정합 회로망(14)을 조절하는 데 이용된다.
도 3에 예시된 전송 경로의 경우, 제어 및 변조 회로(10)는 증폭을 위해 전력 증폭 회로(12)에 동시에 제시되고 있는 RF 입력 신호(RFIN)의 하나 이상의 특성과 관련이 있는 정보를 제공하는 파라미터 신호(SP)를 임피던스 제어 회로(18)에 제시하도록 구성되어 있다. 파라미터 신호(SP)에 기초하여, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)의 주어진 중심 주파수와 진폭 및 선택된 출력 전력 레벨에 대해 원하는 임피던스를 제공하도록 임피던스 정합 회로망(14)를 조절할 대응하는 임피던스 제어 신호(SZC)를 생성할 것이다. 도 3의 실시예에서는, 임피던스 제어 회로(18)는, 도 2의 실시예에서 제공된 바와 같이, 실제 RF 입력 신호(RFIN)를 분석하지 않아도 된다. 대신에, 임피던스 제어 회로(18)는 파라미터 신호(SP)에 기초하여 선택할 적당한 임피던스를 결정하고 적당한 임피던스 제어 신호(SZC)를 임피던스 정합 회로망(14)에 제공하기만 하면 된다.
전력 증폭기 회로(12)에 제시되는 변조된 임피던스들을 이용하는 기존 전송 회로 설계들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서의 임피던스들에 중점을 둔다. RF 입력 신호(RFIN)의 다양한 고조파들에서의 임피던스들은 무시되었다. 매우 간소화된 예로서, 전송 경로가 제1 중심 주파수(f1 C)의 제1 신호 및 제2 중심 주파수(f2 C)의 제2 신호를 전송하는 데 이용된다고 가정하자. 제1 중심 주파수(f1 C) 및 제2 중심 주파수(f2 C)는 상이한 정의된 동작 대역폭들 내의 상이한 주파수들에 있다. 또한 원하는 성능 사양들을 만족시키기 위해, 설계자들이 임피던스 정합 회로망(14)은 "이상적으로는" RF 입력 신호(RFIN)가 제1 중심 주파수(f1 C)에서 제공되는 경우 제1 임피던스(z1 C)를 제공하고 RF 입력 신호(RFIN)가 제2 중심 주파수(f2 C)에서 제공되는 경우 제2 임피던스(z2 C)를 제공해야 한다고 결정했다고 가정하자. 동작 중에, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)가 제1 중심 주파수(f1 C)에 있는 경우 제1 임피던스(z1 C)를 제공하고 RF 입력 신호(RFIN)가 제2 중심 주파수(f2 C)에 있는 경우 제2 임피던스(z2 C)를 제공하도록 임피던스 정합 회로망(14)을 조절할 것이다. 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 중심 주파수들(f1 C 및 f2 C)에서 제공되는 각각의 임피던스들(z1 C 및 z2 C)이 스미스 차트 상에 임피던스 포인트들(f1 C 및 f2 C)로서 예시되어 있다.
언급한 바와 같이, 기존 부하 스위칭 설계들은 중심 동작 주파수들의 고조파들에서의 임피던스들을 고려하지 못한다. 그러나, 출원인들은 중심 주파수들의 고조파들에서의 임피던스들이 특히 전력 증폭기 회로(12)의 성능 및 일반적으로 전송 경로에 상당히 영향을 준다는 것을 알아냈다. 주어진 성능 사양을 만족시키기 위해, 출원인들은 임의의 주어진 동작 조건에 대해, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에 대한 "이상적인(ideal)" 임피던스들에 더하여 중심 주파수들의 고조파들에 대한 "이상적인" 임피던스들이 있다는 것을 알아냈다. 주어진 동작 조건들에 대한 이들 "이상적인" 임피던스들은 특정 설계에 대한 원하는 성능 사양에 기초하여 달라질 수 있다.
이전의 예를 계속해서, 설계자들이 임피던스 정합 회로망(14)은 "이상적으로는" RF 입력 신호(RFIN)가 제1 중심 주파수(f1 C)에서 제공되는 경우 제1 임피던스(z1 C)를 제공하고 RF 입력 신호(RFIN)가 제2 중심 주파수(f2 C)에서 제공되는 경우 제2 임피던스(z2 C)를 제공해야 한다고 결정했다고 가정하자. 다시, 임피던스 제어 회로(18)는 RF 입력 신호(RFIN)가 제1 중심 주파수(f1 C)에 있는 경우 제1 임피던스(z1 C)를 제공하고 RF 입력 신호(RFIN)가 제2 중심 주파수(f2 C)에 있는 경우 제2 임피던스(z2 C)를 제공하도록 임피던스 정합 회로망(14)을 조절할 것이다. 도 5를 참조하면, 제1 및 제2 중심 주파수들(f1 C 및 f2 C)에서 제공되는 각각의 임피던스들(z1 C 및 z2 C)이 스미스 차트 상에 임피던스 포인트들(f1 C 및 f2 C)로서 예시되어 있다.
임피던스 정합 회로망(14)을 설계할 때 제1 및 제2 중심 주파수들(f1 C 및 f2 C)에서의 임피던스들만이 고려된다면, 출원인들은 제1 및 제2 중심 주파수들(f1 C 및 f2 C)과 관련된 고조파들에 대한 실제 임피던스 포인트들은 그 각각의 고조파들에 대한 "이상적인" 임피던스 포인트들로 간주될 것과는 상당히 다를 수 있다는 것을 알아냈다. 그 결과는 절충된 성능이다. 도 5의 스미스 차트를 계속 참조하여, 제1 중심 주파수(f1 C)와 관련된 제2 및 제3 고조파들(f1 2H 및 f1 3H) 및 제2 중심 주파수(f2 C)와 관련된 제2 및 제3 고조파들(f2 2H 및 f2 3H)은 "이상적인" 것으로 간주되지 않고 제1 및 제2 중심 동작 주파수들(f1 C 및 f2 C)에서의 임피던스들만을 고려한 결과로서 제공된다고 가정하자. 스미스 차트 상의 원들에 의해 예시된 바와 같이, 제1 중심 주파수(f1 C)와 관련된 제2 및 제3 고조파들(f1 2H 및 f1 3H) 및 제2 중심 주파수(f2 C)의 제2 및 제3 고조파들(f2 2H 및 f2 3H)에 대한 모범적인 "이상적인" 임피던스 포인트들 또는 범위들(f1 2H ( IDEAL ), f1 3H ( IDEAL ), f2 2H ( IDEAL ), 및 f2 3H ( IDEAL ))이 예시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 상이한 고조파들에 대한 실제 임피던스들과 원하는 임피던스들 간의 차이들은 크게 다르다.
주어진 성능 사양에 대해 중심 동작 주파수들에서의 임피던스들이 "이상적인" 것으로 간주되기는 하지만, 임피던스 정합 회로망(14)이 도 6에 예시된 바와 같이 임의의 주어진 RF 입력 신호(RFIN)에 대해 중심 주파수와 중심 주파수와 관련된 고조파들 중 적어도 하나에서 "이상적인" 임피던스들을 제공하도록 구성되고 제어된다면 전송 경로는 성능이 상당히 더 나을 수 있다. 이 예에서, 제1 중심 주파수(f1 C)에서의 RF 입력 신호(RFIN)에 대하여, 임피던스 정합 회로망(14)은 바람직하게는 제1 중심 주파수(f1 C)뿐만 아니라 제1 중심 주파수(f1 C)와 관련된 제2 및 제3 고조파들(f1 2H ( IDEAL ) 및 f1 3H ( IDEAL ))에서도 "이상적인" 임피던스를 제공할 것이다. 제2 중심 주파수(f1 C)에서의 RF 입력 신호(RFIN)에 대하여, 임피던스 정합 회로망(14)은 바람직하게는 제2 중심 주파수(f2 C)뿐만 아니라 제2 중심 주파수(f2 C)와 관련된 제2 및 제3 고조파들(f2 2H ( IDEAL ) 및 f2 3H ( IDEAL ))에서도 "이상적인" 임피던스를 제공할 것이다.
따라서, RF 입력 신호의 중심 주파수에서 원하는 임피던스를 제공하는 것에 더하여 RF 입력 신호의 중심 주파수와 관련된 고조파들 중 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스들을 제공하도록 전송 경로의 임피던스 정합 회로망을 동적으로 제어할 필요가 있다.
본 발명의 일 양태는 무선 통신 장치의 전송 회로에 관한 것이다. 이 전송 회로는 전력 증폭기 회로, 출력 정합 회로망, 및 임피던스 제어 회로를 포함한다. 전력 증폭기 회로는 RF 입력 신호를 증폭시켜 증폭된 RF 출력 신호를 제공하고, 이 RF 출력 신호는 출력 정합 회로망을 통과하여 하나 이상의 안테나를 통해 전송된다. 출력 정합 회로망은 임피던스 제어 회로에 의해 제어되는 가변 임피던스 소자들을 포함하고, 이들은 하나 이상의 가변 커패시터, 인덕터, 및 저항기를 포함할 수 있다. RF 입력 신호의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로는 출력 정합 회로망의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 원하는 방식으로 조절한다. 가변 임피던스 소자들의 값들은 출력 정합 회로망이 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 동시에 그리고 동적으로 제시하도록 조절된다.
특히, 이 기술의 숙련자들은 주어진 RF 입력 신호의 중심 주파수와 고조파들이 대응하는 증폭된 RF 입력 신호 또는 RF 출력 신호와 실질적으로 동일하다는 것을 알 것이다. 따라서, RF 입력 신호의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에 기초하여 임피던스 소자들의 임피던스들 또는 값들을 설정하는 것은 RF 출력 신호의 동일한 중심 주파수와 고조파들에 기초하여 이들 임피던스들 또는 값들을 설정하는 기능을 한다. RF 입력 신호의 중심 또는 고조파 주파수들에 대한 언급은 처리를 위해 이들 주파수들과 관련이 있는 정보가 얻어지는 소스를 언급하기 위한 것이 아니라, 단지 그 주파수들의 값들 자체를 명확히 하기 위한 것이다. 또한, 언급한 동작 파라미터들은 원하는 출력 전력, RF 입력 신호의 진폭, 또는 위상, 동작 모드 등을 포함할 수 있다. 동작 모드는 RF 입력 신호를 생성하는 데 사용된 변조의 유형, 동작 주파수 대역, 또는 이들의 조합과 관련될 수 있다.
예를 들어, RF 입력 신호의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 임피던스에서의 임피던스들은 동작 중에 구체적으로 제어된다고 가정하자. 또한 RF 입력 신호가 중심을 둘 수 있는 n개의 상이한 중심 주파수들이 있다고 가정하자. 주어진 RF 입력 신호의 중심 주파수 및 주어진 동작 파라미터 조건들의 세트에 대하여, RF 입력 신호의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 고조파에서 출력 정합 회로망의 원하는 임피던스들이 있다. RF 입력 신호의 중심 주파수 또는 동작 파라미터 조건들 중 임의의 것이 변화함에 따라, 출력 정합 회로망이 RF 입력 신호의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 고조파 각각에서 원하는 임피던스들을 전력 증폭기 회로의 출력에 제시하는 것을 보장하기 위해 필요에 따라 출력 정합 회로망의 가변 임피던스 소자들의 값들이 조절된다. 임의의 주어진 시간에, RF 입력 신호의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 고조파에서의 각각의 임피던스들은 아마 상이할 것이고 현재의 중심 주파수 및 동작 파라미터 조건들에 기초하여 주어진 성능 사양을 달성하려는 노력으로 결정될 것이다.
일 구성에서, RF 입력 신호의 이용 가능한 중심 주파수들 각각에서 전력 증폭기 회로에 제시되는 임피던스들은 RF 입력 신호의 중심 주파수를 전달하도록 구성된다. 이에 반해서, 이용 가능한 중심 주파수들 각각에 대한 제2 및 제3 고조파들 각각에서의 임피던스들은 전력 증폭기 회로를 향하여 각각의 고조파들을 반사하도록 구성된다. 제2 및 제3 고조파들이 특정 위상들에서 반사될 때, 효율성이 최적화된다.
특히, 주어진 전송 기간 동안 일부 동작 조건들에 대한 조건들은 변화할 수 있는 반면 다른 것들은 비교적 정적으로 유지될 수 있다. 변화를 겪는 동작 파라미터들에 대해, 그 변화율은 크게 다를 수 있다. 상기 예에서, RF 입력 신호의 진폭이 변조되는 변조 방식들에 대해 RF 입력 신호의 진폭은 실질적으로 끊임없이 변화할 수 있다. 이에 반해서, 원하는 출력 전력은 변화할 수 있지만, 일반적으로 RF 입력 신호의 진폭보다는 훨씬 덜 빈번하게 변화할 것이다. 어떤 통신 방식들에서는, RF 입력 신호의 중심 주파수와 변조의 유형이 비교적 정적으로 유지될 수 있는 반면, 다른 통신 방식들에서는, 중심 주파수가 빈번하게 변화할 수 있다.
상이한 중심 주파수들과 동작 파라미터들에 대하여 하나 이상의 임피던스 소자의 값들을 어떻게 제어할지를 결정하기 위해, 임피던스 제어 회로는 하나 이상의 룩업 테이블을 포함할 수 있다. RF 입력 신호에 대한 이용 가능한 중심 주파수들과 동작 파라미터 조건들의 각각의 조합에 대해, 하나 이상의 룩업 테이블이 출력 정합 회로망의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 조절하는 데 사용되는 제어 정보를 저장할 것이고, 이에 따라 출력 정합 회로망은 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 동적으로 제시한다. 본질적으로, 룩업 테이블 내의 제어 정보는 사실상 증폭되고 있는 RF 입력 신호의 중심 주파수와 적어도 하나의 동작 파라미터의 함수이다.
특히, 룩업 테이블 내의 각각의 항목은 동작 파라미터 조건들과 중심 주파수들의 가능한 조합들에 대한 임피던스 제어 데이터를 제공한다. 예를 들어, 증폭기 회로의 출력에 제시되는 부하 임피던스들을 좌우하는 적절한 동작 파라미터들은 RF 입력 신호의 중심 주파수, RF 입력 신호의 진폭, 원하는 출력 전력, 및 RF 입력 신호를 생성하는 데 사용된 변조 유형이라고 가정하자. 따라서, 각각의 룩업 테이블 항목에 대한 임피던스 제어 데이터는 RF 입력 신호의 이용 가능한 중심 주파수, 이용 가능한 진폭, 이용 가능한 출력 전력 레벨, 및 이용 가능한 변조 유형의 유일무이한 조합에 대응한다. 동작 중에, 임피던스 제어 회로는 RF 입력 신호의 현재의 중심 주파수, RF 입력 신호의 진폭, 원하는 출력 전력 레벨, 및 RF 입력 신호를 생성하는 데 사용된 변조 유형을 실질적으로 연속적으로 모니터하고 RF 입력 신호의 중심 주파수와 현재의 동작 파라미터 조건들에 대응하는 룩업 테이블 항목으로부터의 임피던스 제어 데이터를 선택할 것이다. 선택된 룩업 테이블 항목으로부터의 임피던스 제어 데이터는 출력 정합 회로망이 현재의 동작 파라미터 조건들에 대해 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 동적으로 제시하도록 임피던스 소자들 중 하나 이상의 임피던스 소자의 값들을 설정하는 데 사용된다.
룩업 테이블의 대안으로서, 임피던스 제어 회로는 주어진 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들의 세트에 대해 임피던스 제어 데이터를 동적으로 계산하는 하나 이상의 알고리즘을 이용할 수 있다. 이 알고리즘들은 사실상 증폭되고 있는 RF 입력 신호의 중심 주파수와 하나 이상의 동작 파라미터의 함수이다. 이 알고리즘들은 중심 주파수들과 동작 파라미터 조건들의 다양한 조합들에 대해 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 제공하도록 임피던스 소자들 중 하나 이상의 임피던스 소자의 값들을 설정할 임피던스 제어 데이터를 생성하도록 설계된다.
본 발명의 또 하나의 양태는 전력 증폭기 회로의 앞에 입력 정합 회로망을 제공하는 것에 관한 것이다. 이 입력 정합 회로망은 가변 임피던스 소자들을 포함하고, 이것들도 출력 정합 회로망이 제어되는 것과 본질적으로 동일한 방식으로 임피던스 제어 회로에 의해 제어된다. RF 입력 신호의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로는 입력 정합 회로망의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 원하는 방식으로 조절한다. 가변 임피던스 소자들의 값들은 입력 정합 회로망이 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스들을 동시에 그리고 동적으로 제시하도록 조절된다. 특히, 입력 및 출력 정합 회로망들은 일반적으로 서로 다를 것이고 주어진 성능 사양을 달성함에 있어 서로 다른 역할을 할 것이다. 따라서, 전력 증폭기 회로의 소스 및 부하에서 임의의 주어진 시간에 제시되는 임피던스들은 아마 RF 입력 신호의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 고조파에서 다를 것이다.
이 가변 입력 및 출력 정합 회로망들은 사실상 임의의 유형의 전력 증폭기 설계에서 유익하다. 단일 경로 증폭기 설계들의 경우, 입력 및 출력 정합 회로망들은 전력 증폭기 회로의 앞과 뒤에 배치될 수 있다. 도허티(Doherty) 증폭기 구성을 이용한 것들과 같은 병렬 경로 증폭기 설계들의 경우, 입력 및 출력 정합 회로망들은 병렬 경로들 각각에서 전력 증폭기 회로의 앞과 뒤에 배치될 수 있다. 증폭기 설계에 관계없이, 본 발명에 따른 출력 정합 회로망을 이용하면 기존 설계들에 비하여 최대 50%의 효율성의 개선을 제공할 수 있다. 개시된 출력 정합 회로망에 더하여 본 발명에 따른 입력 정합 회로망을 이용하면 출력 정합 회로망만을 포함하는 것에 의해 제공된 효율성 이득 외에 점증적이면서도 상당한 효율성 이득을 제공하는 것으로 입증되었다.
이 기술의 숙련자들은 첨부 도면들과 관련하여 다음의 상세한 설명을 읽은 후에는 본 발명의 범위를 인식하고 그의 추가 양태들을 깨달을 것이다.
이 명세서에 포함되어 그의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 몇몇 양태들을 예시하고, 다음의 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 데 도움이 된다.
도 1은 관련 기술의 제1 실시예에 따른 전송 회로를 예시하고 있다.
도 2는 관련 기술의 제2 실시예에 따른 전송 회로를 예시하고 있다.
도 3은 관련 기술의 제3 실시예에 따른 전송 회로를 예시하고 있다.
도 4는 2개의 상이한 중심 주파수에서의 임피던스 포인트들을 예시하는 스미스 차트이다.
도 5는 다양한 중심 주파수들 및 이들의 관련 고조파들에서의 임피던스 포인트들을 예시하는 스미스 차트로, 여기서 고조파들에 대한 임피던스 포인트들은 이상적으로 위치해 있지 않다.
도 6은 다양한 중심 주파수들 및 이들의 관련 고조파들에서의 임피던스 포인트들을 예시하는 스미스 차트로, 여기서 고조파들에 대한 임피던스 포인트들은 이상적으로 위치해 있다.
도 7은 출력 정합 회로망을 갖는 전송 회로를 예시하고 있다.
도 8은 다양한 중심 주파수들 및 이들의 관련 고조파들에서의 임피던스 포인트들을 예시하는 스미스 차트로, 여기서 고조파들에 대한 임피던스 포인트들은 본 발명의 개념들에 따라 이상적으로 위치해 있다.
도 9는 입력 및 출력 정합 회로망들을 갖는 전송 회로를 예시하고 있다.
도 10은 도허티 증폭기 구성을 포함하는 전송 회로를 예시하는 것으로, 여기서 각 증폭기 경로는 입력 및 출력 정합 회로망들을 포함하고 있다.
도 11은 강화된 도허티 증폭기 구성을 포함하는 전송 회로를 예시하는 것으로, 여기서 각 증폭기 경로는 입력 및 출력 정합 회로망들을 포함하고 있다.
도 12는 입력 또는 출력 정합 회로망에 대한 집중 소자(lumped element) 임피던스 회로망을 예시하고 있다.
도 13은 입력 또는 출력 정합 회로망에 대한 분산 임피던스 회로망을 예시하고 있다.
도 14는 증폭기 회로와 입력 및 출력 정합 회로망들이 모놀리식 집적 회로 상에 제공되어 있는 전송 회로를 예시하고 있다.
도 15는 무선 통신을 지원하는 기지국 또는 유사 액세스 포인트를 예시하고 있다.
도 16은 무선 통신을 지원하는 이동 장치를 예시하고 있다.
아래에 설명된 실시예들은 이 기술의 숙련자들이 본 발명을 실시할 수 있게 하는 필요한 정보를 나타내고 본 발명을 실시하는 최상의 방식을 예시하고 있다. 첨부 도면들을 고려하여 다음의 설명을 읽으면, 이 기술의 숙련자들은 본 발명의 개념들을 이해할 것이고 여기에 자세히 다루어지지 않은 이들 개념들의 응용들을 인지할 것이다. 이들 개념들 및 응용들은 본 발명 및 첨부한 청구항들의 범위에 포함된다는 것을 이해해야 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전송 회로(20)가 예시되어 있다. 이 전송 회로(20)는 제어 및 변조 회로(22), 전력 증폭기 회로(PA)(24), 출력 정합 회로망(26), 안테나(28), 및 임피던스 제어 회로(30)를 포함하고 있다. 제어 및 변조 회로(22)는 개별적인 또는 통합된 제어 및 변조 아키텍처를 나타낼 수 있다. 구현에 관계없이, 제어 및 변조 회로(22)는 전송 회로(20)의 전반적인 제어를 제공할 뿐만 아니라 선택된 변조 방식에 따라 기저대 데이터를 변조하여 변조된 무선 주파수(RF) 입력 신호(RFIN)를 제공한다. 모범적인 변조 방식들은 위상 편이 방식(phase shift keying; PSK), 주파수 편이 방식(frequency shift keying; FSK), 진폭 편이 방식(amplitude shift keying; ASK), 직교 진폭 변조(quadrature amplitude modulation; QAM), 연속 위상 변조(continuous phase modulation; CPM), 직교 주파수 분할 변조(orthogonal frequency division modulation; OFDM), 확산 스펙트럼 변조(spread spectrum modulation), 및 이들의 임의의 변형들을 포함할 수 있지만, 이들에 제한되지는 않는다. 이 기술의 숙련자들은 무선 통신을 지원하기 위해 시분할 다중 접속(time division multiple access; TDMA), 코드 분할 다중 접속(code division multiple access; CDMA), 주파수 분할 다중 접속(frequency division multiple access; FDMA), 및 직교 주파수 분할 다중 접속(orthogonal frequency division multiple access; OFDMA) 기법들과 같은 여러 가지 다중 접속 기법들에서 다양한 변조 방식들이 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 이들 변조 방식들 및 다중 접속 기법들은 음성 및 데이터 통신을 위한 현재의 및 차세대 무선 통신 표준들을 지원한다. 이들 표준들은 CDMA One/2000, GSM(Global System for Mobile Communications), PCS(Personal Communication Service), UMTS(Universal Mobile Telecommunications Systems), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access), LTE(Long Term Evolution) 등을 포함하지만, 이제 제한되지는 않는다.
전력 증폭기 회로(24)는 RF 입력 신호(RFIN)를 증폭시켜 원하는 전력 레벨의 증폭된 RF 출력 신호(RFOUT )를 제공하도록 구성되어 있다. 전력 증폭기 회로(24)는 사실상 임의의 전력 증폭기 설계를 이용할 수 있고 전송 회로(20)의 주어진 성능 요건들 및 설계에 따라서, A, B, A/B, C, D, E, F, G, H, J, T 등과 같은 여러 가지 증폭기 클래스들에 따라 동작하도록 설정될 수 있다.
출력 정합 회로망(26)은 가변 임피던스 회로망을 제공하고 전력 증폭기 회로(24)와 안테나(28) 사이에 존재한다. 다수의 정적인 임피던스 소자와 가변 임피던스 소자가 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 회로망을 형성하는 데 사용될 수 있다. 가변 임피던스 회로망은 저항성-용량성(RC), 유도성-용량성(LC), 또는 저항성-유도성-용량성(RLC) 회로망의 형태를 가질 수 있다. 가변 임피던스 회로망의 임피던스 소자들은 유도성, 용량성, 및 저항성 소자들, 예컨대 각각 인덕터, 커패시터, 및 저항기, 또는 적절한 등가물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가변 커패시터는 일반적으로 버랙터라고 불린다. 예시된 바와 같이, 출력 정합 회로망(26)의 일부는 인덕터(L1)와 3개의 버랙터(V1, V2, 및 V3)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 3개의 버랙터(V1, V2, 및 V3)는 단지 상이한 RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파 각각에 대해 원하는 임피던스들을 제시하도록 동적으로 조정될 수 있는 출력 정합 회로망(26)의 능력을 나타내기 위해 도시되어 있다. 예시된 바와 같이, 출력 정합 회로망(26)은 현재의 RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수(fC), 제2 고조파(f2H), 및 제3 고조파(f3H) 각각에 대해 원하는 임피던스들을 제시하도록 동적으로 조정될 수 있다.
버랙터들(V1, V2, 및 V3)은 하나 이상의 제어 신호(SZC)를 이용하여 임피던스 제어 회로(30)에 의해 제어되는 것으로 예시되어 있다. 예시된 실시예에서, 버랙터들(V1, V2, 및 V3)은 유일무이한 임피던스 제어 신호(SZC)를 수신한다. 특히, 주어진 출력 정합 회로망(26)은 임피던스 제어 회로(30)에 의해 제어되는 임의의 수의 가변 임피던스 소자를 포함할 수 있다. 출력 정합 회로망(26)의 모범적인 구성들은 도 12 및 13과 관련하여 뒤에 설명된다.
동작 중에, RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수는 통신 채널들 또는 동작 모드들이 변화함에 따라 변화할 수 있다. 또한, 전송 회로(20)가 동작하는 다양한 동작 파라미터들의 조건들도 변화할 수 있다. 모범적인 동작 파라미터들은 원하는 출력 전력, RF 입력 신호(RFIN)의 진폭 또는 위상, 동작 모드 등을 포함할 수 있다. 동작 모드는 RF 입력 신호(RFIN)를 생성하는 데 이용된 변조 유형, 동작 주파수 대역, 또는 이들의 조합과 관련될 수 있다. 이들 동작 파라미터들의 조건들의 변화들은 원하는 출력 전력의 증가 또는 감소, RF 입력 신호(RFIN)의 위상 성분들의 진폭의 변화, 또는 하나의 동작 모드로부터 다른 동작 모드로의 전환에 대응할 수 있다. 열거한 동작 모드들 및 조건 변화들은 단지 모범적인 것에 불과하고 모든 것을 망라한 것이 아니다.
RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수 및 하나 이상의 고조파에서 전력 증폭기 회로(24)에 제시되는 각각의 임피던스들도, 일반적으로 주어진 성능 사양이라고 불리는 최소한의 성능 기준(minimum performance criteria)을 유지하기 위해 변화할 필요가 있을 수 있다. 따라서, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로(30)는 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 원하는 방식으로 동적으로 조절한다. 가변 임피던스 소자들의 값들은 출력 정합 회로망(26)이 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 동시에 그리고 실질적으로 연속적으로 제시하도록 조절된다. 사실상, 버랙터들(V1, V2, 및 V3)과 같은 가변 임피던스 소자들의 값들은 동작 중에 원하는 방식으로 임피던스 제어 회로(30)에 의해 변조된다. 주어진 성능 사양은 일반적으로 또는 특정한 동작 조건들에 대해, 선형성, 효율성, 기능 대역폭, 및 전력 이득과 같은 하나 이상의 메트릭에 대한 최소한의 성능 요건들을 설정할 수 있다.
임피던스 제어 회로(30)는 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들을 고려하여 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 소자들을 설정할 상대 값들을 실질적으로 연속적으로 결정하도록 구성되어 있다. RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건은 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 적절한 동작 파라미터 조건들을 식별할 수 있는 파라미터 신호(SP)를 통해 제어 및 변조 회로(22)에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 파라미터 신호(SP)는 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, RF 입력 신호(RFIN)의 진폭, RF 입력 신호(RFIN)의 위상, 원하는 출력 전력 레벨, 동작 모드 중 하나 이상과 관련이 있는 정보를 제시할 수 있다. 또한, 처리 회로(32)가 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, 진폭, 또는 위상과 같은 이들 동작 파라미터 조건들 중 어떤 것을 검출하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)를 동적으로 모니터할 수도 있다. 일 실시예에서, 처리 회로(32)는 파라미터 신호(SP)로부터 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수, 원하는 출력 전력 레벨, 및 동작 모드를 검색한다. RF 입력 신호(RFIN)를 분석하는 것에 응답하여 RF 입력 신호(RFIN)의 임의의 현재의 진폭 또는 위상 정보가 결정된다.
RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들이 얻어지면, 처리 회로(32)는 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 현재의 동작 파라미터 조건들을 고려하여 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 소자들을 설정할 상대 값들을 결정한다. 가변 임피던스 소자들의 값들을 어떻게 제어할지를 결정하기 위해, 처리 회로(32)는 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들에 기초하여 하나 이상의 룩업 테이블(LUT)(34)에 액세스할 것이다. RF 입력 신호(RFIN)에 대한 이용 가능한 동작 주파수들과 동작 파라미터 조건들의 각각의 조합에 대해, 룩업 테이블들(34)은 제어 데이터를 저장할 것이다. 제어 데이터는 출력 정합 회로망(26)이 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 연속적으로 제시하도록 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 조절하는 데 사용된다.
도 7의 실시예에서, 룩업 테이블(34) 내의 각 항목에 대한 제어 데이터는 특정 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들의 특정 조합에 대응한다. 제어 데이터는 3개의 버랙터(V1, V2, 및 V3) 각각의 커패시턴스 값을 대응하는 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들에 가장 적합한 값들로 설정하기에 충분한 정보를 포함한다. 특히, 3개의 버랙터(V1, V2, 및 V3) 각각에 대한 제어 데이터는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(36)의 대응하는 채널들에 전송되고, 이 DAC(36)는 각각의 버랙터들(V1, V2, 및 V3)의 커패시턴스 값들을 설정할 대응하는 임피던스 제어 신호들(SZC)을 생성할 것이다. 따라서, 출력 정합 회로망(26)의 버랙터들(V1, V2, 및 V3)의 커패시턴스 값들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 적절한 동작 파라미터 조건들에 기초하여 설정된다. 이 프로세스는 실질적으로 연속적으로 반복되고 여기서 출력 정합 회로망(26) 내의 가변 임피던스 소자들의 값들은 전력 증폭기 회로(24)에 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스들이 제시되도록 효과적으로 변조된다.
예를 들어, 전력 증폭기 회로(24)의 출력에 제시되는 부하 임피던스들을 좌우하는 적절한 동작 파라미터들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, RF 입력 신호(RFIN)의 진폭, 원하는 출력 전력, 및 RF 입력 신호(RFIN)를 생성하는 데 사용된 변조 유형이라고 가정하자. 각각의 룩업 테이블 항목에 대한 제어 데이터는 미리 결정되고 사실상 RF 입력 신호(RFIN)의 이용 가능한 중심 주파수, RF 입력 신호(RFIN)의 이용 가능한 진폭, 이용 가능한 출력 전력 레벨, 및 이용 가능한 변조 유형의 함수이다. 동작 중에, 임피던스 제어 회로(30)는 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수, RF 입력 신호(RFIN)의 순간 진폭, 원하는 출력 전력 레벨, 및 RF 입력 신호(RFIN)를 생성하는 데 사용된 변조 유형을 실질적으로 연속적으로 모니터할 것이다. RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 열거한 동작 파라미터 조건들에 기초하여, 임피던스 제어 회로(30)는 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, RF 입력 신호(RFIN)의 순간 진폭, 원하는 출력 전력 레벨, 및 RF 입력 신호(RFIN)를 생성하는 데 사용된 변조 유형에 대응하는 룩업 테이블 항목으로부터의 제어 데이터를 선택할 것이다. 선택된 제어 데이터는 DAC(36)에 제공되고, DAC(36)는 출력 정합 회로망(26) 내의 임피던스 소자들 중 하나 이상의 임피던스 소자의 값들을 설정하기 위한 대응하는 임피던스 제어 신호들(SZC)을 제공한다. 이 프로세스가 반복됨에 따라, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서의 원하는 부하 임피던스들은 항상 변화하는 중심 주파수들 및 동작 파라미터 조건들에 응답하여 실질적으로 연속적으로 변경된다.
룩업 테이블들(34)의 대안으로서, 임피던스 제어 회로(30)는 실시간으로 제어 데이터를 동적으로 계산하는 하나 이상의 알고리즘을 이용할 수 있다. 이 알고리즘들은 사실상 증폭되고 있는 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 적절한 동작 파라미터들의 함수이다. 룩업 테이블들(34)을 채우는 제어 데이터와 마찬가지로, 이 알고리즘들을 통해 생성된 제어 데이터는 현재의 동작 파라미터 조건들을 고려하여 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스들이 제공되도록 전술한 바와 같이 출력 정합 회로망(26) 내의 가변 임피던스 소자들의 값들을 설정하는 데 이용된다.
다양한 동작 파라미터 조건들에 걸쳐 각각의 가능한 중심 주파수와 그와 관련된 고조파들에서 출력 정합 회로망(26)에 의해 전력 증폭기 회로(24)에 제시되는 임피던스 값들은 테스트, 실험, 모델링 등을 통해 동작에 앞서 특징지어진다. 상이한 성능 기준들은 상이한 임피던스 값들을 좌우할 것이므로, 마법의 임피던스 값들의 집합은 없다. 그러나, 선형성, 효율성, 전력 이득, 및 대역폭 중 하나 이상에 대해 어떤 가중치 또는 상대적 우선 순위를 적용하는 성능 기준들에 있어서, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서의 임피던스의 세심한 선택에 더하여, RF 입력 신호(RFIN)의 고조파들에서의 임피던스들의 세심한 선택은 단지 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서의 임피던스를 제어하는 것에 비하여 상당한 성능 이득을 제공할 것이다. 임피던스들이 특징지어지면, 출력 정합 회로망(26)은 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들의 각각의 이용 가능한 조합에 대해 중심 주파수와 선택된 고조파들에서 필요한 임피던스들을 제시하기에 충분한 가변성을 갖도록 설계되거나 합성된다. 다음으로, 임피던스 제어 회로(30)는 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들을 고려하여 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 선택된 고조파들에서 원하는 임피던스들이 제공되도록 출력 정합 회로망(26)을 제어하는 적절한 룩업 테이블(34) 또는 알고리즘을 갖도록 구성된다.
일례로서, RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, 제2 고조파, 및 제3 고조파에서의 임피던스들이 제어되고 주어진 성능 사양에서 효율성이 주안점인 실시예를 생각해보자. 일 구성에서, RF 입력 신호(RFIN)의 이용 가능한 중심 주파수들 각각에서 전력 증폭기 회로(24)에 제시되는 임피던스들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수를 전달하도록 구성되어 있다. 이에 반해서, 이용 가능한 중심 주파수들 각각의 제2 및 제3 고조파들 각각에서의 임피던스들은 전력 증폭기 회로(24)를 향하여 각각의 고조파들을 반사하도록 구성되어 있다. 제2 및 제3 고조파들이 특정 위상들에서 반사될 때, 효율성이 최적화된다. 특정 위상들은 구현에 따라서 다를 것이다. 반사된 고조파들은 전력 증폭기 회로(24)의 내재하는 피드백 커패시턴스를 통하여 전력 증폭기 회로(24)의 출력에서 입력으로 용량성 결합될 수 있다. 결과적으로, 반사된 고조파들로부터의 에너지가 RF 입력 신호(RFIN)를 보강하고 그럼으로써 시스템의 동작 효율성을 증대시킬 것이다. 이 보강의 성질은 효율성 및 다른 성능 메트릭들에 상당히 영향을 미치는 것으로 입증되었다.
효율성과 선형성에 대한 과도한 불이익 없이, 대역폭이 우선 순위화될 수도 있다. 출원인들은 출력 임피던스 회로망(26)에 의해 제공된 임피던스들이 전력 증폭기 회로(24)의 단일 전력 증폭기가 극히 넓은 대역폭과 출력 전력 범위에 걸쳐 정확하고 효율적으로 동작하게 해주는 방식으로 제어될 수 있다는 것을 보여주었다. 적절한 출력 임피던스 변조에 의해, 단일 전력 증폭기가 UMTS, PCS, WiMAX, 및 LTE 신호들을 정확하고 효율적으로 증폭시킬 수 있다. PCS는 1.8 기가헤르츠(GHz) 쯤에서 동작하고, UMTS는 2.11 GHz와 2.17 GHz 사이에서 동작하고, WiMAX는 2.5 GHz 쯤에서 동작하고, LTE는 2.6 GHz와 2.7 GHz 쯤에서 동작하므로, 단일 전력 증폭기에 대한 동작 대역폭은 1 GHz를 넘는다. 효율성들은 40 dBm에서 50 dBm까지 미칠 수 있는 평균 전력 범위들에 걸쳐 80%에 육박할 수 있다. 클래스 J (단일 경로) 증폭기들에서는, 2 GHz의 대역폭들이 65% 정도의 효율성들로 실현될 수 있다.
본 발명의 개념들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 제공된 임피던스들만을 고려하고 제어하는 기존 설계들의 결점들을 개선한다. 특히, 본 발명의 개념들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 제공된 임피던스들을 제어하는 것에 더하여 RF 입력 신호(RFIN)의 특정 고조파들에서 제공되는 임피던스들을 특별히 제어함으로써 전력 증폭기 회로(24)에 제시되는 부하 임피던스들을 동적으로 조절하거나 변조하는 것과 관련이 있다. 이 개념은 도 8의 스미스 차트와 관련하여 아래에 설명된다. 일반적으로, 원들은 성능 사양들을 충족시키기 위해 설계자에 의해 사전 결정되거나 특징지어진 허용할 수 있는 임피던스 범위들을 나타낸다. 그 포인트들은 출력 정합 회로망(26)에 의해 제공된 실제 임피던스들을 나타낸다. 특히, 스미스 차트는 다른 동작 파라미터 조건들은 정적으로 유지되어 있는 동안 RF 입력 신호(RFIN)가 제1 중심 주파수(f1 C)에서 제2 중심 주파수(f2 C)로 변화하기 전과 변화한 후의 이상적인 임피던스 범위들과 실제 임피던스 포인트들을 예시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제1 중심 주파수(f1 C)와 제2 중심 주파수(f2 C)에서의 실제 임피던스들(포인트들)은 각각 원하는 임피던스 범위들(원들)에 포함되어 있다. 본 발명의 개념들에 따르면, 제1 중심 주파수(f1 C)의 제2 및 제3 고조파들(f1 2H, f1 3H)에서의 실제 임피던스들(포인트들)은 그들의 원하는 임피던스 범위들(원들)에 포함된다. 제2 중심 주파수(f2 C)의 제2 및 제3 고조파들(f2 2H, f2 3H)에서의 실제 임피던스들(포인트들)도 그들의 원하는 임피던스 범위들(원들)에 포함된다. 각각의 중심 주파수들 및 관련 고조파들에서의 임피던스들 각각이 그들의 원하는 범위들에 포함되므로, 중심 주파수들의 고조파들에서의 임피던스들이 고려되지 않고 아마 원하는 범위들의 훨씬 밖에 있는 시스템들에 비하여 전반적인 성능이 개선된다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 전력 증폭기 회로(24)의 소스에서 입력 정합 회로망(38)을 제공한다. 입력 정합 회로망(38)은 출력 정합 회로망(26)과 동일한 방식으로 구성되고 제어된다. 특히, 입력 정합 회로망(38)은 전력 증폭기 회로(24)의 소스에 존재하는 가변 임피던스 회로망으로 다수의 정적인 임피던스 소자와 가변 임피던스 소자를 포함한다. 예시된 바와 같이, 입력 정합 회로망(38)의 일부가 하나의 인덕터(L2)와 3개의 버랙터(V4, V5, 및 V6)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 3개의 버랙터(V4, V5, 및 V6)는 상이한 RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수 및 하나 이상의 고조파들 각각에 대해 원하는 임피던스들을 제시하도록 동적으로 조정될 수 있는 입력 정합 회로망(38)의 능력을 나타내기 위해 도시되어 있다. 예시된 바와 같이, 입력 정합 회로망(38)은 현재의 RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수(fC), 제2 고조파(f2H), 및 제3 고조파(f3H) 각각에 대해 원하는 임피던스들을 제시하도록 동적으로 조정될 수 있다.
버랙터들(V4, V5, 및 V6)은 또한 임피던스 제어 회로(30)에 의해 하나 이상의 임피던스 제어 신호(SZC)를 이용하여 제어된다. 예시된 실시예에서, 버랙터들(V4, V5, 및 V6) 각각은 유일무이한 임피던스 제어 신호(SZC)를 수신한다. 다시, 예시된 입력 정합 회로망(38)의 구성은 단지 다양한 RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파 각각에 대해 원하는 임피던스들을 설정할 수 있다는 개념을 나타내기 위해 제공된 것이다. 따라서, 주어진 입력 정합 회로망(38)은 임피던스 제어 회로(30)에 의해 제어되는 임의의 수의 가변 임피던스 소자를 포함할 수 있다.
RF 입력 신호들(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 주어진 성능 사양을 유지하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 입력 정합 회로망(38)에 의해 제시되는 각각의 임피던스들도 변화할 필요가 있을 수 있다. RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로(30)는 입력 정합 회로망(38)의 가변 임피던스 소자들 중 하나 이상의 가변 임피던스 소자의 값들을 원하는 방식으로 동적으로 조절한다. 가변 임피던스 소자들의 값들은 입력 정합 회로망(38)이 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수에서 및 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 실질적으로 연속적으로 제시하도록 조절된다.
도 9의 실시예에서, 임피던스 제어 회로(30)는 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들을 고려하여 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)의 가변 임피던스 소자들을 설정할 상대 값들을 실질적으로 연속적으로 결정하도록 구성되어 있다. RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건은 제어 및 변조 회로(22)에 의해 파라미터 신호(SP)를 통해 제공될 수 있으며, 파라미터 신호는 RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들 중 하나 이상을 구체적으로 식별할 수 있다. 다시, 처리 회로(32)는 또한 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수, 진폭, 또는 위상과 같은 특정 동작 파라미터 조건들을 검출하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)를 동적으로 모니터할 수 있다.
RF 입력 신호(RFIN)의 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들이 얻어지면, 처리 회로(32)는 그 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들을 고려하여 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)의 가변 임피던스 소자들을 설정할 상대 값들을 결정한다. 도 9의 실시예에서, 룩업 테이블(34)의 각 항목에 대한 제어 데이터는 특정 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들의 특정 조합에 대응한다. 이 제어 데이터는 출력 정합 회로망(26)의 3개의 버랙터들(V1, V2, 및 V3) 각각은 물론 입력 정합 회로망(38)의 3개의 버랙터들(V4, V5, 및 V6) 각각의 커패시턴스 값을 대응하는 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들에 가장 적합한 것으로 생각되는 값들로 설정하기에 충분한 정보를 포함하고 있다. 6개의 버랙터들(V1 내지 V6) 각각에 대한 제어 데이터는 DAC(36)의 대응 채널들로 전송되고, DAC(36)는 각각의 버랙터들(V1 내지 V6)의 커패시턴스 값들을 설정하기 위한 대응하는 아날로그 임피던스 제어 신호들(SZC)을 생성할 것이다. 따라서, 출력 정합 회로망(26)의 버랙터들(V1, V2, 및 V3)과 입력 정합 회로망(38)의 버랙터들(V4, V5, 및 V6)의 커패시턴스 값들은 현재의 중심 주파수와 동작 파라미터 조건들에 기초하여 설정된다. 이 프로세스는 실질적으로 연속적으로 반복되고 여기서 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)의 가변 임피던스 소자들의 값들은 전력 증폭기 회로(24)에 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 원하는 임피던스들이 연속적으로 제시되도록 효과적으로 변조된다.
특히, 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)은 일반적으로 서로 다를 것이고 주어진 성능 사양을 달성하는 데 서로 다른 역할을 할 것이다. 따라서, 전력 증폭기 회로(24)의 소스 및 부하에서 임의의 주어진 시간에 제시되는 임피던스들은 아마 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 다양한 고조파들에서 다를 것이다. 일 구성에서, RF 입력 신호(RFIN)의 이용 가능한 중심 주파수들 각각에서 전력 증폭기 회로(24)의 소스에 제시되는 임피던스들은 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수를 전달하도록 구성된다. 이에 반해서, 이용 가능한 중심 주파수들 각각에 대한 제2 및 제3 고조파들 각각에서의 임피던스들은 출력으로부터 피드백되는 각각의 고조파들을 전력 증폭기 회로(24)를 향하여 반사하도록 구성된다. 다시, 효율성을 최적화하기 위해 특정 위상들에서 제2 및 제3 고조파들이 반사되거나 다른 식으로 조작될 수 있다. 특정 위상들은 구현에 따라 다를 것이다.
전술한 바와 같이 가변 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)을 제공하고 제어하는 것은 사실상 임의의 유형의 전력 증폭기 설계에서 유익하다. 단일 경로 증폭기 설계들에서는, 가변 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)이 전력 증폭기 회로(24)의 앞과 뒤에 배치될 수 있다. 도허티 증폭기 구성을 사용하는 것들과 같은 병렬 경로 증폭기 설계들에서는, 입력 및 출력 정합 회로망들(38, 26)이 병렬 경로들 각각에서 전력 증폭기 회로(24)의 앞과 뒤에 제공될 수 있다. 본 발명의 개념들을 사용하는 도허티 증폭기 구성이 도 10과 관련하여 아래에 설명된다.
예시된 바와 같이, RF 입력 신호(RFIN)는 직교 결합기(quadrature coupler)와 같은 전력 분배기(power splitter)(40)에 입력되고, 이 전력 분배기(40)는 RF 입력 신호(RFIN)를 "반송파 경로(carrier path)"와 "피킹 경로(peaking path)"를 따라 분배(split)한다. 반송파 경로는 반송파 입력 정합 회로망(42), 반송파 전력 증폭기 회로(44), 반송파 출력 정합 회로망(46), 및 전송선과 같은 90°위상 천이 소자(phase shift element)(48)를 포함하고, 도허티 결합 노드에서 종단한다. 도허티 결합 노드는 변압기(50)에 결합되며, 이는 안테나(28)에 결합된다. 피킹 경로는 90°위상 천이 소자(52), 피킹 입력 정합 회로망(54), 피킹 전력 증폭기 회로(56), 및 피킹 출력 정합 회로망(58)을 포함하고, 도허티 결합 노드에서 종단한다.
전통적인 도허티 방식으로, 반송파 전력 증폭기 회로(44)는 클래스 AB(또는 B) 증폭기를 제공하고, 피킹 전력 증폭기 회로(56)는 클래스 C 증폭기를 제공한다. RF 입력 신호(RFIN)의 레벨이 주어진 임계치보다 낮은 기간 동안에는, 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 클래스 AB 증폭기는 반송파 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 효율적으로 증폭시킨다. RF 입력 신호(RFIN)가 주어진 임계치보다 낮은 경우에, 피킹 전력 증폭기 회로(56)의 클래스 C 증폭기는 꺼지고 거의 전력을 소비하지 않는다. RF 입력 신호(RFIN)가 주어진 임계치보다 높은 기간 동안에는, 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 클래스 AB 증폭기는 반송파 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 증폭시킬 때 그것의 최대 전력을 전달한다. RF 입력 신호(RFIN)가 주어진 임계치보다 낮은 경우에, 피킹 전력 증폭기(56)의 클래스 C 증폭기는 켜지고 피킹 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 증폭시킬 때 그것의 최대 전력까지 전달한다. 90°위상 천이 소자들(48 및 52)을 사용함으로써, 반송파 경로와 피킹 경로로부터의 증폭된 신호들은 같은 위상에서 도허티 결합 노드에 도달하여 반응적으로 결합되고 그런 다음 전송을 위해 안테나(28)에 전달되기 전에 변압기(50)를 통해 증대된다. 도허티 구성을 사용함으로써, 단일 경로나 다른 평형 증폭기들(balanced amplifiers)과 비교하여 백오프(backed-off) 전력 레벨들에서 전력 부가 효율이 상당히 개선된다.
도허티 증폭기들이 효율적이기는 하지만, 본 발명의 개념들은 전통적인 도허티 증폭기의 효율성을 50% 정도 더 증가시킬 수 있다. 계속해서 도 10을 참조하면, 반송파 입력 및 출력 정합 회로망들(42, 46)은 반송파 경로를 따라 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 소스와 부하에 제공되어 있다. 피킹 입력 및 출력 정합 회로망들(54, 58)은 피킹 경로를 따라 피킹 전력 증폭기 회로(56)의 소스와 부하에 제공되어 있다. 반송파 및 피킹 입력 정합 회로망들(42, 54)은 전술한 입력 정합 회로망(38)과 동일한 방식으로 구성되고 제어된다. 유사하게, 반송파 및 피킹 출력 정합 회로망들(46, 58)은 전술한 출력 정합 회로망(26)과 동일한 방식으로 구성되고 제어된다. 이들 정합 회로망들(42, 46, 54, 58) 각각은 정적인 임피던스 소자와 가변 임피던스 소자를 포함할 수 있고, 이들의 값들은 임피던스 제어 회로(30)에 의해 임피던스 제어 신호들(SZC)을 통해 동적으로 제어된다.
RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 주어진 성능 사양을 유지하기 위해 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 이들 정합 회로망들(42, 46, 54, 58)에 의해 제시되는 각각의 임피던스들도 변화할 필요가 있을 수 있다. RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 동작 파라미터들의 조건들이 변화함에 따라, 임피던스 제어 회로(30)는 정합 회로망들(42, 46, 54, 58)의 가변 임피던스 소자들의 값들을 원하는 방식으로 동적으로 조절한다. 그 가변 임피던스 소자들의 값들은 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 정합 회로망들(42, 46, 54, 58)이 RF 입력 신호(RFIN)의 중심 주파수와 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스들을 실질적으로 연속적으로 제시하도록 조절된다.
정합 회로망들(42, 46, 54, 58) 내의 가변 임피던스 소자들의 값들을 제어하는 것에 더하여, 임피던스 제어 회로(30)는 또한 변압기(50)와 관련된 가변 임피던스 소자들도 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 어떤 동작 파라미터 조건들에 기초하여 변압기(50)의 유효 임피던스를 동적으로 변경함으로써 전송 회로(20)의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 예시된 실시예에서는, 다양한 주파수들에서 변압기(50)와 관련된 임피던스를 변경하는 수단을 제공하기 위해 변압기(50)의 출력에 션트 버랙터(VT)가 제공되어 있다.
이들 상기 개념들은 임의의 수의 병렬 증폭기 경로로 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 11은 3개의 경로, 즉 반송파 경로, 피킹 경로, 및 보충 피킹 경로(supplemental peaking path)를 포함하는 수정된 도허티 구성을 예시하고 있다. 반송파 및 피킹 경로들은 도 10과 관련하여 설명한 것과 거의 동일한 방식으로 제공되어 있다. 보충 피킹 경로는 90°위상 천이 소자(60), 보충 피킹 입력 정합 회로망(62), 보충 피킹 전력 증폭기 회로(64), 및 보충 피킹 출력 정합 회로망(66)을 포함하고, 도허티 결합 노드로 종단한다.
보충 피킹 전력 증폭기 회로(64)는 클래스 C 증폭기를 제공한다. RF 입력 신호(RFIN)의 레벨이 제1 임계치보다 낮은 기간 동안에는, 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 클래스 AB 증폭기는 반송파 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 효율적으로 증폭시킨다. RF 입력 신호(RFIN)가 제1 임계치보다 낮은 경우에, 피킹 전력 증폭기 회로(56)와 보충 피킹 전력 증폭기 회로(64)의 클래스 C 증폭기들은 꺼지고 거의 전력을 소비하지 않는다. RF 입력 신호(RFIN)가 제1 임계치보다는 높고 제2 임계치보다는 낮은 기간 동안에는, 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 클래스 AB 증폭기는 반송파 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 증폭시킬 때 그것의 최대 전력을 전달한다. 피킹 전력 증폭기(56)의 클래스 C 증폭기는 켜지고, 피킹 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 증폭시킬 때, 그것의 최대 전력까지 전달한다. 보충 피킹 전력 증폭기 회로(64)의 클래스 C 증폭기는 계속 꺼져 있다. RF 입력 신호(RFIN)가 제2 임계치보다 높은 기간 동안에는, 반송파 전력 증폭기 회로(44)의 클래스 AB 증폭기와 피킹 전력 증폭기 회로(56)의 클래스 C 증폭기는 최대 전력을 전달한다. 게다가, 보충 피킹 전력 증폭기 회로(64)의 클래스 C 증폭기는 켜지고, 보충 피킹 경로를 따라 흐르는 RF 입력 신호(RFIN)의 부분을 증폭시킬 때, 그의 최대 전력까지 전달한다.
반송파, 피킹, 및 보충 피킹 경로들로부터의 증폭된 신호들은 같은 위상에서 도허티 결합 노드에 도달하여 반응적으로 결합되고 전송을 위해 안테나(28)에 전달되기 전에 변압기(50)를 통해 증대된다. 이러한 도허티 구성을 사용함으로써, 종래의 도허티 구성과 비교하여 백오프 전력 레벨들에서 전력 부가 효율이 더욱 개선된다. 또한, 보충 피킹 입력 정합 회로망(62) 및 보충 피크 출력 정합 회로망(66)은 피킹 입력 정합 회로망(54) 및 피킹 출력 정합 회로망(58)과 본질적으로 동일한 방식으로 구성되고 동적으로 제어된다.
도 12를 참조하면, 집중 소자 회로망(lump element network)이 예시되어 있다. 전술한 입력 또는 출력 정합 회로망들 중 어떤 것이라도 적어도 부분적으로 도 12의 집중 소자 회로망 또는 그의 변형에 의해 형성될 수 있다. 집중 소자 회로망은 일반적으로 수동 부품들의 사용으로 특징지어진다. 예시된 회로망은 직렬 인덕터들(L3, L4, 및 L5); 션트 인덕터들(L6 및 L7); 직렬 버랙터(V7), 바이패스 직렬 버랙터(V8), 및 션트 버랙터들(V9 및 V10)을 포함한다. 버랙터들(V7 내지 V10) 각각은 임피던스 제어 회로(30)의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되는 것으로 도시되어 있다. 이 기술의 숙련자들은 거의 무한한 수의 집중 소자 회로망 구성들과, 집중 소자 회로망은 임의의 수의 정적 및 가변 저항기, 인덕터, 및 커패시터를 포함할 수 있다는 사실을 알 것이다. 예시된 예는 단지 입력 또는 출력 정합 회로망의 가변 임피던스 회로망의 전부 또는 일부의 하나의 모범적인 구성을 도시하고 있다.
도 13은 분산 회로망으로서 도 12의 집중 소자 임피던스 회로망의 일 구현을 예시하고 있다. 분산 임피던스 회로망은 일반적으로 전송선들의 사용으로 특징지어진다. 예시된 예에서, 인덕터들(L3 내지 L7)은 그 인덕터들(L3 내지 L7)과 동등한 임피던스들을 제공하는 전송선들(TL1 내지 TL5)로 대체되어 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 14에 예시된 바와 같이, 적어도 입력 정합 회로망(38), 출력 정합 회로망(26), 및 전력 증폭기 회로(24)가 동일한 마이크로파 모놀리식 집적 회로 상에 형성된다. 도시된 바와 같이, 입력 정합 회로망(38), 출력 정합 회로망(26), 및 전력 증폭기 회로(24)가 모두 동일한 갈륨 질화물(GaN) 반도체 다이 상에 형성될 수 있고 나머지 제어 및 처리 회로, 예를 들어 제어 및 변조 회로(22)와 임피던스 제어 회로(30)가 하나의 실리콘(Si) 반도체 다이 상에 형성되거나 다수의 실리콘 반도체 다이들에 분산될 수 있다. 일 실시예에서, 임피던스 제어 회로(30)는 FPGA(field programmable gate array)에 구현된다. 갈륨 질화물과 실리콘 재료 시스템들이 예로서 사용되고 있지만, 갈륨 비화물(GaAs), 실리콘 게르마늄(SiGe), 등과 같은 다른 재료 시스템들이 전송 회로(20)의 다양한 부분들을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
어떤 경우에, 특히 평균 출력 전력이 10 와트의 범위 내에 있는 경우, 모놀리식 마이크로파 집적 회로(MMIC) 솔루션들을 이용하는 것이 매우 유익한 것으로 판명되었다. 특히, 비-모놀리식 솔루션과 관련된 위상 지연의 도입은 제시된 임피던스들의 보정 해상도(correction resolution)와 정확도에 영향을 주고, 그럼으로써 순간 대역폭 및 다른 성능 메트릭들에 불리하게 영향을 미칠 수 있다. 또한, GaN 재료 시스템을 사용하여 MMIC를 형성하는 것은 시스템의 해상도와 정확도를 한층 더 향상시키는 것으로 판명되었다.
그러한 솔루션들에서는, 단일 또는 다중 스테이지 싱글-엔디드 증폭기들 또는 도허티 증폭기 구성들이 단일 집적 회로 또는 다이 내에 집적될 수 있다. 전력 증폭기 회로(24)의 입력과 출력 양쪽 모두에서, 고조파 차단(harmonic terminations)이 고도로 제어 가능하게 되고 전력 증폭기 회로(24)를 형성하는 트랜지스터들에 전기적으로 근접하여 배치될 수 있다. 전력 증폭기 성능의 재현성뿐만 아니라 MMIC 솔루션의 제조의 용이성 및 높은 양품률(high yields)이 베어 트랜지스터 다이나 인쇄 회로 기판 정합을 가진 다른 칩 부품들 또는 패키징된 트랜지스터들을 이용하는 혼성 기법(hybrid approaches)보다 더 우수할 수 있다.
추가 이점은 혼성 회로들과 비교하여 MMIC 솔루션들의 크기가 축소되고 따라서 더 높은 평균 전력이 요구되는 응용들을 지원하기 위해 다수의 "낮은 평균 전력" 집적 회로들이 결합될 수 있다는 것이다. 따라서, 트랜지스터들, 버랙터들, 및 다른 수동 부품들을 포함하는 단일 MMIC가 "저전력" (분산 아키텍처, 피코셀, 또는 위상 배열) 응용들을 위해 단독으로 사용될 수 있고 다수의 결합된 MMIC들이 "고전력" (고정식 타워 및 마이크로/매크로셀) 응용들을 위해 사용될 수 있다.
또한 도 14에 예시된 바와 같이, 출력 정합 회로망(26)으로부터 임피던스 제어 회로(30)로 피드백 신호(FS)를 통해 피드백이 이용될 수 있다. 특히, 출력 정합 회로망(26)이 원하는 대로 기능하고 있는 것을 보장하기 위해 임피던스 제어 회로(30)가 RF 출력 신호(RFOUT)를 모니터할 수 있게 하기 위해 출력 정합 회로망(26)과 관련하여 또는 임피던스 제어 회로(30)에서 "스니핑(sniffing)" 회로가 이용될 수 있다. 따라서, RF 출력 신호(RFOUT)와 RF 입력 신호(RFIN)의 적절한 중심 및 고조파 주파수들에서 적절한 임피던스들이 제공되고 있는 것을 보장하기 위해 출력 정합 회로망(26)의 가변 임피던스 소자들의 값들이 미세 조정될 수 있다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 기지국이 예시되어 있다. 기지국은 무선 통신 기술을 지원하는 임의의 무선 액세스 포인트로서 역할을 할 수 있고 OFDMA, CDMA, 및 TDMA를 이용하는 전통적인 셀룰러 기술들, 및 로컬 무선 기술들과 같은, 임의의 유형의 무선 통신 기술을 지원할 수 있다. 기지국은 일반적으로 제어 시스템(68), 기저대 프로세서(70), 전술한 것과 같은 전송 회로(20), 수신 회로(72), 하나 이상의 안테나(74), 및 네트워크 인터페이스(76)를 포함한다. 제어 시스템(68)은 동작을 위해 필요한 필수 소프트웨어 및 데이터를 저장하기 위한 메모리를 가질 것이다. 일 실시예에서, 제어 시스템(68)은 FPGA에서 구현된다. 수신 회로(72)는 이동 장치들의 하나 이상의 원격 송신기로부터의 정보를 나르는 무선 주파수 신호를 수신한다. 바람직하게는, 저잡음 증폭기와 필터(미도시)가 협력하여 처리를 위해 그 신호를 증폭시키고 그 신호로부터 광대역 간섭을 제거한다. 그 후 하향 변환 및 디지털화 회로(미도시)가 그 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대 주파수 신호로 하향 변환할 것이고, 그 후 그 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다.
기저대 프로세서(70)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 그 수신 신호에서 전달된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 전형적으로 복조, 복호화, 및 오류 정정 동작들을 포함한다. 따라서, 기저대 프로세서(70)는 일반적으로 하나 이상의 디지털 신호 처리기(DSP)에서 구현된다. 그 후 수신 신호는 네트워크 인터페이스(76)를 통해 코어 네트워크를 향해 전송되거나 기지국에 의해 서비스를 받는 다른 이동 장치를 향해 전송된다. 네트워크 인터페이스(76)는 전형적으로 기지국 제어기(미도시)를 통해 코어 네트워크와 상호 작용할 것이다.
전송 측에서, 기저대 프로세서(70)는 제어 시스템(68)의 제어를 받아 네트워크 인터페이스(76)로부터, 음성, 데이터, 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는, 디지털화된 데이터를 수신한다. 일 실시예에서, 제어 시스템(68)은 FPGA에서 구현된다. 기저대 프로세서(70)는 전송을 위해 데이터를 부호화한다. 부호화된 데이터는 전송 회로(20)에 출력되고, 그것은 전송 회로(20)에서 변조기가 원하는 전송 주파수 또는 주파수들에 있는 반송파 신호를 변조하는 데 사용된다. 전력 증폭기 회로(24)(도 7)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적합한 레벨로 증폭시키고, 변조된 반송파 신호를 출력 정합 회로망(26)(도 7)을 통하여 하나 이상의 안테나(74)에 전달할 것이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치가 예시되어 있다. 이 이동 장치는 다양한 유형의 기지국들과 호환되는 통신 기술을 지원할 것이다. 이동 장치는 제어 시스템(78), 기저대 프로세서(80), 전술한 것과 같은 전송 회로(20), 수신 회로(82), 하나 이상의 안테나(84), 및 인터페이스 회로(86)를 포함할 것이다. 제어 시스템(78)은 동작을 위해 필요한 필수 소프트웨어 및 데이터를 저장하기 위한 메모리를 가질 것이다. 수신 회로(82)는 기지국들에 의해 제공된 하나 이상의 원격 송신기로부터의 정보를 나르는 무선 주파수 신호를 수신한다. 바람직하게는, 저잡음 증폭기와 필터(미도시)가 협력하여 처리를 위해 그 신호를 증폭시키고 그 신호로부터 광대역 간섭을 제거한다. 그 후 하향 변환 및 디지털화 회로(미도시)가 그 필터링된 수신 신호를 중간 또는 기저대 주파수 신호로 하향 변환할 것이고, 그 후 그 신호는 하나 이상의 디지털 스트림으로 디지털화된다. 기저대 프로세서(80)는 디지털화된 수신 신호를 처리하여 그 수신 신호에서 전달된 정보 또는 데이터 비트들을 추출한다. 이러한 처리는 전형적으로 복조, 복호화, 및 오류 정정 동작들을 포함한다. 기저대 프로세서(80)는 일반적으로 하나 이상의 DSP에서 구현된다.
전송을 위해, 기저대 프로세서(80)는 제어 시스템(78)으로부터, 음성, 데이터, 미디어, 또는 제어 정보를 나타낼 수 있는, 디지털화된 데이터를 수신하고, 기저대 프로세서(80)는 그것을 전송을 위해 부호화한다. 부호화된 데이터는 전송 회로(20)에 출력되고, 그것은 전송 회로(20)에서 변조기가 원하는 전송 주파수 또는 주파수들에 있는 반송파 신호를 변조하는 데 사용된다. 전력 증폭기 회로(24)(도 7)는 변조된 반송파 신호를 전송에 적합한 레벨로 증폭시키고, 변조된 반송파 신호를 정합 회로망을 통하여 하나 이상의 안테나(84)에 전달할 것이다.
이 기술의 숙련자들은 본 발명의 실시예들에 대한 개선들 및 수정들을 알 것이다. 모든 그러한 개선들 및 수정들은 여기에 개시된 개념들 및 뒤따라오는 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (37)

  1. 전송 회로로서,
    전송을 위해 무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭시키도록 구성된 전력 증폭기 회로;
    상기 전력 증폭기 회로의 출력에 연결되고 제1 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 출력 정합 회로망; 및
    동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수가 변화함에 따라 상기 출력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성된 임피던스 제어 회로
    를 포함하는 전송 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되는 전송 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스는 상기 전력 증폭기 회로의 출력 신호를 더욱 강화하도록 설계된 방식으로 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파를 반사하도록 동작하는 전송 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파는 상기 전력 증폭기 회로의 출력 신호를 강화하도록 미리 정해진 위상들에서 반사되는 전송 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제2 고조파를 포함하는 전송 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제3 고조파를 더 포함하는 전송 회로.
  7. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제2 고조파 및 제3 고조파를 포함하는 전송 회로.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로의 입력에 연결되고 제2 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 입력 정합 회로망을 더 포함하고, 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되고, 상기 임피던스 제어 회로는 또한 동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 입력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 원하는 소스 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서 원하는 소스 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성되는 전송 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되고;
    상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 소스 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 소스 임피던스가 상기 전력 증폭기 회로를 향하여 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 피드백 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되는 전송 회로.
  10. 전송 회로로서,
    무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭시키도록 구성된 전력 증폭기 회로;
    상기 전력 증폭기 회로의 출력에 연결되고 제1 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 출력 정합 회로망 - 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어됨 -; 및
    동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 출력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 원하는 부하 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 하나 이상의 고조파에서 원하는 부하 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성된 임피던스 제어 회로
    를 포함하는 전송 회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로와 상기 출력 정합 회로망이 단일 모놀리식 집적 회로 상에 형성되어 있는 전송 회로.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 상기 임피던스 제어 회로가 상기 모놀리식 집적 회로와 분리된 집적 회로 상에 형성되어 있는 전송 회로.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모놀리식 집적 회로는 실질적으로 갈륨 질화물 재료 시스템으로 형성되어 있는 전송 회로.
  14. 제10항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수의 이용 가능한 주파수들과 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건의 이용 가능한 상태들의 다양한 조합들에 대해, 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스와 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스에 대한 대응하는 값들이 동작에 앞서 특징지어지는 전송 회로.
  15. 제10항에 있어서, 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되는 전송 회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파의 상기 원하는 부하 임피던스는 상기 전력 증폭기 회로의 출력 신호를 더욱 강화하도록 설계된 방식으로 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파를 반사하도록 동작하는 전송 회로.
  17. 제16항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파는 상기 전력 증폭기 회로의 출력 신호를 강화하도록 미리 정해진 위상들에서 반사되는 전송 회로.
  18. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제2 고조파를 포함하는 전송 회로.
  19. 제22항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제3 고조파를 더 포함하는 전송 회로.
  20. 제23항에 있어서, 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 제2 고조파와 상기 제3 고조파 각각에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 제2 고조파와 상기 제3 고조파 주위의 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되는 전송 회로.
  21. 제10항에 있어서, 동작 조건이 출력 전력과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 원하는 출력 전력 레벨을 포함하는 전송 회로.
  22. 제10항에 있어서, 동작 조건이 상기 RF 입력 신호의 특성과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 상기 RF 입력 신호의 진폭을 포함하는 전송 회로.
  23. 제10항에 있어서, 동작 조건이 상기 RF 입력 신호의 특성과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 상기 RF 입력 신호의 위상을 포함하는 전송 회로.
  24. 제10항에 있어서, 동작 조건이 상기 전송 회로가 동작하는 동작 주파수 대역들과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 상기 동작 주파수 대역들 중 상기 전송 회로가 현재 동작하고 있는 특정한 동작 주파수 대역을 포함하는 전송 회로.
  25. 제10항에 있어서, 동작 조건이 상기 전송 회로가 동작하는 동작 모드들과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 상기 동작 모드들 중 상기 전송 회로가 현재 동작하고 있는 특정한 동작 모드를 포함하는 전송 회로.
  26. 제10항에 있어서, 동작 조건이 상기 RF 입력 신호를 생성하기 위해 데이터를 변조하기 위한 이용 가능한 변조 유형들과 관련이 있고 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건은 상기 변조 유형들 중 상기 데이터를 변조하여 상기 RF 입력 신호를 생성하는 데 사용된 특정한 변조 유형을 포함하는 전송 회로.
  27. 제10항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로의 입력에 연결되고 제2 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 입력 정합 회로망을 더 포함하고, 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되고, 상기 임피던스 제어 회로는 또한 동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 입력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 원하는 소스 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서 원하는 소스 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성되는 전송 회로.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 부하 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되고;
    상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 소스 임피던스가 상기 RF 입력 신호의 대략 중심 주파수 주위의 신호들을 실질적으로 전달하고 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 소스 임피던스가 상기 전력 증폭기 회로를 향하여 상기 RF 입력 신호의 대략 상기 하나 이상의 고조파 주위의 피드백 신호들을 실질적으로 반사하도록 제어되는 전송 회로.
  29. 제28항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제2 고조파를 포함하는 전송 회로.
  30. 제29항에 있어서, 상기 하나 이상의 고조파는 상기 RF 입력 신호의 제3 고조파를 더 포함하는 전송 회로.
  31. 제27항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로, 상기 입력 정합 회로망, 및 상기 출력 정합 회로망이 단일 모놀리식 집적 회로 상에 형성되어 있는 전송 회로.
  32. 제10항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로와 상기 출력 정합 회로망은 도허티(Doherty) 증폭기 아키텍처의 반송파 경로(carrier path)를 형성하고,
    상기 전송 회로는,
    피킹 전력 증폭기 회로와 피킹 출력 정합 회로망을 포함하는 피킹 경로(peaking path);
    상기 RF 입력 신호를 수신하고 상기 피킹 경로와 상기 반송파 경로를 따라 분배(split)하도록 구성된 분배 회로;
    상기 반송파 경로와 상기 피킹 경로로부터의 증폭된 신호들이 반응적으로 결합되어 결합된 출력 신호가 형성되는 도허티 결합 노드
    를 더 포함하고,
    상기 피킹 출력 정합 회로망은 상기 피킹 전력 증폭기 회로의 출력에 연결되고 제2 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하고, 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되고;
    상기 임피던스 제어 회로는, 적어도 상기 피킹 전력 증폭기 회로가 상기 RF 입력 신호를 증폭시키기 위해 이용될 때, 동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 피킹 출력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 상기 피킹 경로에서 원하는 부하 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서 상기 피킹 경로에서 원하는 부하 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제2 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성되는 전송 회로.
  33. 제32항에 있어서, 상기 도허티 결합 노드와 또 하나의 노드 사이에 연결된 변압기 회로를 더 포함하고, 상기 변압기 회로는 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 회로에 의해 제어된 값을 갖는 가변 임피던스 소자와 관련되고, 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 회로는 또한 상기 변압기 회로의 임피던스를 원하는 방식으로 제어하기 위해 상기 가변 임피던스 소자의 값을 동적으로 제어하도록 구성되는 전송 회로.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 반송파 경로에서, 상기 전력 증폭기 회로의 입력에 연결되고 제3 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 입력 정합 회로망을 더 포함하고, 상기 제3 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되고, 상기 임피던스 제어 회로는 또한 동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 임피던스 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 상기 반송파 경로에서 원하는 소스 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서 상기 반송파 경로에서 원하는 소스 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제3 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성되고;
    상기 피킹 경로에서, 상기 피킹 전력 증폭기 회로의 입력에 연결되고 제4 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 피킹 입력 정합 회로망을 더 포함하고, 상기 제4 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어되고, 상기 임피던스 제어 회로는 또한, 적어도 상기 피킹 전력 증폭기 회로가 상기 RF 입력 신호를 증폭시키기 위해 이용될 때, 동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 피킹 입력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 상기 피킹 경로에서 원하는 소스 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서 상기 피킹 경로에서 원하는 소스 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제4 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성되는 전송 회로.
  35. 전송 회로로서,
    입력과 출력을 포함하고 무선 주파수(RF) 입력 신호를 증폭시키도록 구성되어 있는 전력 증폭기 회로 - 상기 RF 입력 신호는 전송을 위해 변조된 데이터를 포함하고 있음 -;
    상기 전력 증폭기 회로의 입력에 연결되고 제1 복수의 가변 임피던스 소자들을 포함하는 입력 정합 회로망 - 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들은 적어도 하나의 임피던스 제어 신호에 의해 제어됨 -; 및
    동작 중에 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 적어도 하나의 동작 파라미터 조건이 변화함에 따라 상기 입력 정합 회로망이 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서 원하는 소스 임피던스 및 상기 RF 입력 신호의 하나 이상의 고조파에서 원하는 소스 임피던스를 실질적으로 연속적으로 제공하도록 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수와 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건에 기초하여 상기 제1 복수의 가변 임피던스 소자들의 값들을 동적으로 제어하기 위한 상기 적어도 하나의 임피던스 제어 신호를 생성하도록 구성된 임피던스 제어 회로
    를 포함하는 전송 회로.
  36. 제35항에 있어서, 상기 전력 증폭기 회로와 상기 입력 정합 회로망이 단일 모놀리식 집적 회로 상에 형성되어 있는 전송 회로.
  37. 제35항에 있어서, 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수의 이용 가능한 주파수들과 상기 적어도 하나의 동작 파라미터 조건의 이용 가능한 상태들의 다양한 조합들에 대해, 주어진 성능 사양을 달성하기 위해 상기 RF 입력 신호의 중심 주파수에서의 상기 원하는 소스 임피던스와 상기 RF 입력 신호의 상기 하나 이상의 고조파에서의 상기 원하는 소스 임피던스에 대한 대응하는 값들이 동작에 앞서 특징지어지는 전송 회로.
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