KR20210124982A - 전력 증폭기들의 바이어싱을 위한 장치 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
전력 증폭기들을 바이어싱하기 위한 장치 및 방법들이 본 명세서에 제공된다. 특정 실시예들에서, 전력 증폭기는 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 실질적으로 평탄 위상 응답을 달성하기 위해 트랜지스터 베이스에서 임피던스를 제어하는 리액턴스를 갖는 바이어스 네트워크에 의해 바이어싱되는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터를 포함한다. 예를 들어, 바이어스 네트워크는 위상 왜곡(AM/PM)에 전력 레벨의 영향을 감소시키는, 고역 통과 또는 대역 통과 응답과 같은, 주파수 응답을 가질 수 있다.
Description
본 발명의 실시예들은 전자 시스템들에 관한 것으로, 특히, 라디오 주파수(RF) 전자기기에서의 전력 증폭기들에 관한 것이다.
전력 증폭기들은 안테나들을 통한 전송을 위해 RF 신호들을 증폭하기 위해 라디오 주파수(RF) 통신 시스템들에서 이용된다. 배터리 수명을 연장하고/하거나 적절한 전송 전력 레벨을 제공하기 위해 RF 신호 전송들의 전력을 관리하는 것이 중요할 수 있다.
하나 이상의 전력 증폭기를 갖는 RF 통신 시스템들의 예들은 모바일 전화기들, 태블릿들, 기지국들, 네트워크 액세스 포인트들, 랩탑들, 및 착용가능한 전자기기를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 전력 증폭기들은 RF 신호들에 증폭을 제공하며, 이는 약 30 kHz 내지 300 GHz의 범위, 예를 들어, 특정 통신 표준들에 대해 약 450 MHz 내지 약 90 GHz의 범위의 주파수를 가질 수 있다.
특정 실시예들에서, 본 개시는 모바일 디바이스에 관한 것이다. 모바일 디바이스는 라디오 주파수 입력 신호를 생성하도록 구성된 트랜시버, 라디오 주파수 입력 신호를 수신하고 라디오 주파수 출력 신호를 출력하도록 구성된 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 시스템, 및 라디오 주파수 출력 신호를 무선 송신하도록 구성된 안테나를 포함한다. 전력 증폭기는 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기 트랜지스터, 및 DC 바이어스 전압으로 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하도록 구성된 바이어스 네트워크를 포함한다. 바이어스 네트워크는 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하도록 동작가능한 리액턴스를 갖는다.
일부 실시예들에서, 리액턴스는 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하도록 동작가능하다.
다양한 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 바이어스 임피던스, 및 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스를 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 바이어스 임피던스는 제1 저항기를 포함하고, 션트 임피던스는 직렬인 제2 저항기 및 커패시터를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 션트 임피던스는 제2 저항기 및 커패시터와 직렬인 인덕터를 추가로 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 기준 전압은 접지이다.
다수의 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터이다.
다양한 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 게이트를 갖는 전계 효과 트랜지스터이다.
일부 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 병렬로 접속된 저항기 및 커패시터를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 서로 병렬로 동작하는 복수의 트랜지스터 소자로서 구현된다. 다수의 실시예들에 따르면, 바이어스 네트워크는 복수의 저항기 및 복수의 커패시터를 포함하며, 복수의 저항기 각각은 DC 바이어스 전압과 복수의 트랜지스터 소자 중 대응하는 것의 입력 사이에 복수의 커패시터 중 대응하는 것과 병렬로 접속된다.
다양한 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합, 및 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합과 병렬인 저항기를 포함한다.
다수의 실시예들에서, 전력 증폭기는 입력 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하며, 전력 증폭기 트랜지스터는 전력 증폭기의 출력 스테이지에 통합된다.
특정 실시예들에서, 본 개시는 전력 증폭기 시스템에 관한 것이다. 전력 증폭기 시스템은 DC 바이어스 전압을 생성하도록 구성된 바이어스 제어 회로, 및 라디오 주파수 입력 신호를 수신하고 라디오 주파수 출력 신호를 출력하도록 구성된 전력 증폭기를 포함한다. 전력 증폭기는 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기 트랜지스터, 및 DC 바이어스 전압으로 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하도록 구성된 바이어스 네트워크를 포함한다. 바이어스 네트워크는 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하도록 동작가능한 리액턴스를 갖는다.
다양한 실시예들에서, 리액턴스는 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하도록 동작가능하다.
몇몇 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 바이어스 임피던스, 및 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 바이어스 임피던스는 제1 저항기를 포함하고, 션트 임피던스는 직렬인 제2 저항기 및 커패시터를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 션트 임피던스는 제2 저항기 및 커패시터와 직렬인 인덕터를 추가로 포함한다. 일부 실시예들에 따르면, 기준 전압은 접지이다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터이다.
다양한 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 게이트를 갖는 전계 효과 트랜지스터이다.
다수의 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 병렬로 접속된 저항기 및 커패시터를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 서로 병렬로 동작하는 복수의 트랜지스터 소자로서 구현된다. 다양한 실시예들에 따르면, 바이어스 네트워크는 복수의 저항기 및 복수의 커패시터를 포함하며, 복수의 저항기 각각은 DC 바이어스 전압과 복수의 트랜지스터 소자 중 대응하는 것의 입력 사이에 복수의 커패시터 중 대응하는 것과 병렬로 접속된다.
일부 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합, 및 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합과 병렬인 저항기를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 전력 증폭기는 입력 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하며, 전력 증폭기 트랜지스터는 전력 증폭기의 출력 스테이지에 통합된다.
특정 실시예들에서, 본 개시는 전력 증폭기를 바이어싱하는 방법에 관한 것이다. 방법은 바이어스 제어 회로를 사용하여 DC 바이어스 전압을 생성하는 단계, 전력 증폭기의 입력으로서 라디오 주파수 입력 신호를 수신하는 단계, 전력 증폭기의 전력 증폭기 트랜지스터를 사용하여 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하는 단계, 및 전력 증폭기의 바이어스 네트워크를 사용하여 DC 바이어스 전압으로 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하는 단계 - 바이어싱하는 단계는 바이어스 네트워크의 리액턴스로 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하는 것을 포함함 -를 포함한다.
일부 실시예들에서, 방법은 바이어스 네트워크의 리액턴스로 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하는 단계를 추가로 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 바이어스 임피던스, 및 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스를 포함한다. 다수의 실시예들에 따르면, 바이어스 임피던스는 제1 저항기를 포함하고, 션트 임피던스는 직렬인 제2 저항기 및 커패시터를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 션트 임피던스는 제2 저항기 및 커패시터와 직렬인 인덕터를 추가로 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 기준 전압은 접지이다.
다양한 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터이다.
다수의 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 입력에 대응하는 게이트를 갖는 전계 효과 트랜지스터이다.
몇몇 실시예들에서, 바이어스 네트워크는 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 병렬로 접속된 저항기 및 커패시터를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전력 증폭기 트랜지스터는 서로 병렬로 동작하는 복수의 트랜지스터 소자로서 구현된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 바이어스 네트워크는 복수의 저항기 및 복수의 커패시터를 포함하며, 복수의 저항기 각각은 DC 바이어스 전압과 복수의 트랜지스터 소자 중 대응하는 것의 입력 사이에 복수의 커패시터 중 대응하는 것과 병렬로 접속된다. 다양한 실시예들에 따르면, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합, 및 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합과 병렬인 저항기를 포함한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 전력 증폭기는 입력 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하고, 전력 증폭기 트랜지스터는 전력 증폭기의 출력 스테이지에 통합된다.
도 1은 통신 네트워크의 일 예의 개략도이다.
도 2는 전력 증폭기 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 전력 증폭기 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 11a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다.
도 11b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다.
도 12a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 12b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 13a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 13b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 14a는 패키징된 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
도 14b는 라인들 14B-14B를 따라 취해진 도 14a의 패키징된 모듈의 단면의 개략도이다.
도 15는 모바일 디바이스의 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 전력 증폭기 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 3은 전력 증폭기 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기의 개략도이다.
도 11a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다.
도 11b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다.
도 12a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 12b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 13a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 13b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다.
도 14a는 패키징된 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
도 14b는 라인들 14B-14B를 따라 취해진 도 14a의 패키징된 모듈의 단면의 개략도이다.
도 15는 모바일 디바이스의 일 실시예의 개략도이다.
특정 실시예들의 다음의 상세한 설명은 특정 실시예들의 다양한 설명들을 제시한다. 그러나, 본 명세서에 설명된 혁신들은 예로서, 청구항들에 의해 정의되고 커버되는 다수의 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 이 설명에서, 유사한 참조 번호들이 동일하거나 기능적으로 유사한 요소들을 나타낼 수 있는 도면들을 참조한다. 도면들에 예시된 요소들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아님을 이해할 것이다. 또한, 특정 실시예들은 도면에서 예시된 것보다 많은 요소들 및/또는 도면에서 예시된 요소들의 서브세트를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 일부 실시예들은 2개 이상의 도면으로부터의 피처들의 임의의 적절한 조합을 포함할 수 있다.
국제 전기 통신 연합(International Telecommunication Union)(ITU)은 라디오 스펙트럼의 공유된 글로벌 사용을 포함하는, 정보 및 통신 기술들에 관한 글로벌 이슈들에 책임이 있는 국제 연합(United Nations)(UN)의 전문 기관이다.
제3세대 파트너십 프로젝트(3rd Generation Partnership Project)(3GPP)는 일본 전파 산업 협회(Association of Radio Industries and Businesses)(ARIB), 전기통신 기술 위원회(Telecommunications Technology Committee)(TTC), 중국 통신 표준 연합(China Communications Standards Association)(CCSA), 전기통신 산업 솔루션 연합(Alliance for Telecommunications Industry Solutions)(ATIS), 전기통신 기술 협회(Telecommunications Technology Association)(TTA), 유럽 전기통신 표준 협회(European Telecommunications Standards Institute)(ETSI), 및 인도 전기통신 표준 개발 단체(Telecommunications Standards Development Society, India)(TSDSI)와 같은, 세계에 걸친 전기통신 표준체들의 그룹들 사이의 공동 작업이다.
ITU의 범위 내에 작업하면, 3GPP는 예를 들어, 제2세대(2G) 기술(예를 들어, 이동 통신 세계화 시스템(Global System for Mobile Communications)(GSM) 및 에지(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)(EDGE)), 제3세대(3G) 기술(예를 들어, 범용 이동 통신 시스템(Universal Mobile Telecommunications System)(UMTS) 및 고속 패킷 액세스(High Speed Packet Access(HSPA)), 및 제4세대(4G) 기술(예를 들어, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution)(LTE) 및 LTE-어드밴스트)를 포함하는, 다양한 모바일 통신 기술들에 대한 기술적 사양들을 개발하고 유지한다.
3GPP에 의해 제어되는 기술적 사양들은 사양 릴리즈에 의해 확장되고 개정될 수 있으며, 이는 수년간에 걸치고 새로운 특징들 및 진화들의 폭을 지정할 수 있다.
일 예에서, 3GPP는 릴리스 10에서 LTE에 대한 캐리어 집성(carrier aggregation)(CA)을 도입했다. 2개의 다운링크 캐리어로 초기에 도입되었지만, 3GPP는 5개까지의 다운링크 캐리어 및 3개까지의 업링크 캐리어를 포함하기 위해 릴리스 14에서 캐리어 집성을 확장했다. 3GPP 릴리즈에 의해 제공되는 새로운 특징들 및 진화들의 다른 예들은 면허 지원 액세스(License Assisted Access)(LAA), 향상된 LAA(enhanced LAA)(eLAA), 협대역 사물 인터넷(Narrowband Internet of things)(NB-IOT), 차량-사물 통신(Vehicle-to-Everything)(V2X), 및 고전력 사용자 장비(High Power User Equipment)(HPUE)를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다.
3GPP는 릴리스 15에서 제5세대(5G) 기술의 페이즈 1을 도입했고, 릴리스 16에서 5G 기술의 페이즈 2를 도입할 계획이다(2019년 동안 목표됨). 후속 3GPP 릴리즈는 5G 기술을 추가로 진화하고 확장할 것이다. 5G 기술은 또한 본 명세서에서 5G 뉴 라디오(New Radio)(NR)로 지칭된다.
5G NR은 밀리미터파 스펙트럼에 걸친 통신들, 빔포밍 능력, 높은 스펙트럼 효율 파형들, 낮은 레이턴시 통신들, 다중 라디오 숫자점(numerology), 및/또는 비직교 다중 액세스(non-orthogonal multiple access)(NOMA)와 같은, 다양한 특징들을 지원하거나 지원할 계획이다. 그러한 RF 기능들이 유연성을 네트워크들에 제공하고 사용자 데이터 레이트들을 향상시키지만, 그러한 특징들을 지원하는 것은 다수의 기술적 도전을 제기할 수 있다.
본 명세서의 교시들은 LTE-어드밴스트, LTE-어드밴스트 프로, 및/또는 5G NR과 같은, 고급 셀룰러 기술들을 사용하는 통신 시스템들을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 매우 다양한 통신 시스템들에 적용가능하다.
도 1은 통신 네트워크(10)의 일 예의 개략도이다. 통신 네트워크(10)는 매크로 셀 기지국(1), 소형 셀 기지국(3), 및 제1 모바일 디바이스(2a), 무선 연결된 자동차(2b), 랩탑(2c), 고정 무선 디바이스(2d), 무선 연결된 기차(2e), 제2 모바일 디바이스(2f), 및 제3 모바일 디바이스(2g)를 포함하는, 사용자 장비(user equipment)(UE)의 다양한 예들을 포함한다.
기지국들 및 사용자 장비의 특정 예들이 도 1에 예시되지만, 통신 네트워크는 매우 다양한 타입들 및/또는 수들의 기지국들 및 사용자 장비를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도시된 예에서, 통신 네트워크(10)는 매크로 셀 기지국(1) 및 소형 셀 기지국(3)을 포함한다. 소형 셀 기지국(3)은 매크로 셀 기지국(1)에 비해 비교적 더 낮은 전력으로, 더 짧은 범위에서, 그리고/또는 보다 소수의 동시 사용자들에 의해 동작할 수 있다. 소형 셀 기지국(3)은 또한 펨토셀, 피코셀, 또는 마이크로셀로 지칭될 수 있다. 통신 네트워크(10)가 2개의 기지국을 포함하는 것으로 예시되지만, 통신 네트워크(10)는 더 많거나 더 적은 기지국들 및/또는 다른 타입들의 기지국들을 포함하도록 구현될 수 있다.
사용자 장비의 다양한 예들이 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 모바일 전화기들, 태블릿들, 랩탑들, IoT 디바이스들, 착용가능한 전자기기, 고객 댁내 장치(customer premises equipment)(CPE), 무선 연결된 차량들, 무선 릴레이들, 및/또는 매우 다양한 다른 통신 디바이스들을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 매우 다양한 사용자 장비에 적용가능하다. 더욱이, 사용자 장비는 셀룰러 네트워크에서 동작하는 현재 이용가능 통신 디바이스들을 포함할 뿐만 아니라, 본 명세서에 설명되고 청구된 바와 같이 발명 시스템들, 프로세스들, 방법들, 및 디바이스들로 용이하게 구현가능할 후속 개발된 통신 디바이스들을 포함한다.
도 1의 예시된 통신 네트워크(10)는 예를 들어, 4G LTE 및 5G NR을 포함하는, 다양한 셀룰러 기술들을 사용하는 통신들을 지원한다. 특정 구현들에서, 통신 네트워크(10)는 WiFi와 같은 무선 근거리 네트워크(local area network)(WLAN)를 제공하도록 추가로 적응된다. 통신 기술들의 다양한 예들이 제공되었지만, 통신 네트워크(10)는 매우 다양한 통신 기술들을 지원하도록 적응될 수 있다.
통신 네트워크(10)의 다양한 통신 링크들은 도 1에 도시되었다. 통신 링크들은 예를 들어, 주파수 분할 듀플렉싱(frequency-division duplexing)(FDD) 및/또는 시분할 듀플렉싱(time-division duplexing)(TDD)을 사용하는 것으 포함하는 매우 다양한 방식들로 듀플렉싱될 수 있다. FDD는 신호들을 송신 및 수신하기 위한 상이한 주파수들을 사용하는 라디오 주파수 통신들의 타입이다. FDD는 높은 데이터 레이트들 및 낮은 레이턴시와 같은, 다수의 장점을 제공할 수 있다. 대조적으로, TDD는 신호들을 송신 및 수신하기 위한 대략 동일한 주파수를 사용하는 라디오 주파수 통신들의 타입이고, 송신 및 수신 통신들은 제 시간에 스위칭된다. TDD는 스펙트럼의 효율적 사용 및 송신 방향과 수신 방향 사이의 처리량의 가변 할당과 같은, 다수의 장점을 제공할 수 있다.
특정 구현들에서, 사용자 장비는 4G LTE, 5G NR, 및 WiFi 기술들 중 하나 이상을 사용하여 기지국과 통신할 수 있다. 특정 구현들에서, 향상된 면허 지원 액세스(eLAA)는 하나 이상의 무면허 캐리어(예를 들어, 무면허 WiFi 주파수들)와 함께, 하나 이상의 면허 주파수 캐리어(예를 들어, 면허 4G LTE 및/또는 5G NR 주파수들)를 집성하는데 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통신 링크들은 UE와 기지국들 사이의 통신 링크들을 포함할 뿐만 아니라, UE 대 UE 통신들 및 기지국 대 기지국 통신들을 포함한다. 예를 들어, 통신 네트워크(10)는 (예를 들어, 모바일 디바이스(2g)와 모바일 디바이스(2f) 사이에서와 같이) 셀프-프론트홀 및/또는 셀프-백홀을 지원하기 위해 구현될 수 있다.
통신 링크들은 매우 다양한 주파수들에 걸쳐 동작할 수 있다. 특정 구현들에서, 통신들은 6 기가헤르츠(GHz)보다 작은 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 그리고/또는 6 GHz보다 더 하나 이상의 주파수 대역에 걸쳐 5G NR 기술을 사용하여 지원된다. 예를 들어, 통신 링크들은 주파수 범위 1(FR1), 주파수 범위 2(FR2), 또는 이들의 조합을 서빙할 수 있다. 일 실시예에서, 모바일 디바이스들 중 하나 이상은 HPUE 전력 클래스 사양을 지원한다.
특정 구현들에서, 기지국 및/또는 사용자 장비는 빔포밍을 사용하여 통신한다. 예를 들어, 빔포밍은 높은 신호 주파수들에 걸쳐 통신하는 것과 연관된 높은 손실과 같은 경로 손실들을 극복하기 위해 신호 강도를 포커싱하는데 사용될 수 있다. 특정 실시예들에서, 하나 이상의 모바일 전화기와 같은 사용자 장비는 30 GHz 내지 300 GHz의 범위 내의 밀리미터파 주파수 대역들 및/또는 6 GHz 내지 30 GHz, 또는 특히, 24 GHz 내지 30 GHz의 범위 내의 상부 센티미터파 주파수들 상에서 빔포밍을 사용하여 통신한다.
통신 네트워크(10)의 상이한 사용자들은 매우 다양한 방식들로, 가용 주파수 스펙트럼과 같은 가용 네트워크 자원들을 공유할 수 있다.
일 예에서, 주파수 분할 다중 액세스(frequency division multiple access)(FDMA)는 주파수 대역을 다중 주파수 캐리어들로 분할하는데 사용된다. 부가적으로, 하나 이상의 캐리어는 특정 사용자에게 할당된다. FDMA의 예들은 단일 캐리어 FDMA(single carrier FDMA)(SC-FDMA) 및 직교 FDMA(orthogonal FDMA)(OFDMA)를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. OFDMA는 가용 대역폭을 다수의 상호 직교 협대역 서브캐리어로 세분하는 다중캐리어 기술이며, 이는 상이한 사용자들에 개별적으로 할당될 수 있다.
공유된 액세스의 다른 예들은 사용자가 주파수 자원을 사용하기 위한 특정 시간 슬롯들을 할당받은 시분할 다중 액세스(time division multiple access)(TDMA), 주파수 자원이 각각의 사용자에게 고유 코드를 할당함으로써 상이한 사용자들 중에 공유되는 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access)(CDMA), 빔포밍이 공간 분할에 의한 공유된 액세스를 제공하는데 사용되는 공간 분할 다중 액세스(space-divisional multiple access)(SDMA), 및 전력 도메인이 다중 액세스를 위해 사용되는 비직교 다중 액세스(NOMA)를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 예를 들어, NOMA는 다중 사용자들을 동일한 주파수, 시간, 및/또는 코드로 서빙하지만, 상이한 전력 레벨들에서 서빙하는데 사용될 수 있다.
향상된 모바일 브로드밴드(Enhanced mobile broadband)(eMBB)는 LTE 네트워크들의 시스템 용량을 성장시키기 위한 기술을 지칭한다. 예를 들어, eMBB는 각각의 사용자를 위해 적어도 10Gbps 및 최소 100Mbps의 피크 데이터 레이트를 갖는 통신들을 지칭할 수 있다. 초고신뢰 저레이턴시 통신들(Ultra-reliable low latency communications)(uRLLC)은 매우 낮은 레이턴시, 예를 들어, 2 밀리초 미만으로 통신을 위한 기술을 지칭한다. uRLLC는 자율 주행 및/또는 원격 수술 적용들과 같은 임계 임무 통신들을 위해 사용될 수 있다. 대량 머신 타입 통신들(Massive machine-type communications)(mMTC)은 사물 인터넷(IoT) 적용들과 연관된 것들과 같은 일상 용품들에의 무선 접속들과 연관된 낮은 비용 및 낮은 데이터 레이트 통신들을 지칭한다.
도 1의 통신 네트워크(10)는 eMBB, uRLLC, 및/또는 mMTC를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 매우 다양한 고급 통신 특징들을 지원하는데 사용될 수 있다.
도 2는 전력 증폭기 시스템(20)의 일 실시예의 개략도이다. 예시된 전력 증폭기 시스템(20)은 안테나 액세스 회로(21), 안테나(22), 방향성 결합기(24), 전력 관리 회로(30), 바이어스 제어 회로(31), 전력 증폭기(32), 트랜시버(33), 및 기저대역 프로세서(34)를 포함한다.
도 2가 전력 증폭기 시스템의 일 실시예를 예시하지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현된 전력 증폭기 시스템들에 적용가능하다. 예를 들어, 전력 증폭기 시스템은 더 많거나 더 적은 구성요소들, 상이한 배열의 구성요소들, 및/또는 상이한 방식들로 구현되는 구성요소들을 포함할 수 있다.
예시된 실시예에서, 트랜시버(33)는 전력 증폭기 제어 회로(36), I/Q 변조기(37), 혼합기(38), 및 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter)(ADC)(39)를 포함한다. 명확함을 위해 도 2에 예시되지 않지만, 트랜시버(33)는 또한 하나 이상의 수신 경로를 거쳐 하나 이상의 안테나(예를 들어, 안테나(22) 및/또는 다른 안테나(들))로부터 수신되는 신호들을 처리할 수 있다. 더욱이, 트랜시버(33)는 송신 경로(들), 관찰 경로(들), 및/또는 전력 증폭기 제어 회로의 상이한 구현들을 사용하는 것을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 다른 방식들로 구현될 수 있다.
기저대역 신호 프로세서(34)는 동상(I) 신호 및 직교 위상(Q) 신호를 생성하는데 사용될 수 있으며, 이는 정현파 또는 원하는 진폭, 주파수, 및 위상의 신호를 나타내는데 사용될 수 있다. 예를 들어, I 신호는 정현파의 동상 성분을 나타내는데 사용될 수 있고 Q 신호는 정현파의 직교 위상 성분을 나타내는데 사용될 수 있으며, 이는 정현파의 등가 표현일 수 있다. 특정 구현들에서, I 및 Q 신호들은 디지털 포맷으로 I/Q 변조기(37)에 제공될 수 있다. 기저대역 프로세서(34)는 기저대역 신호를 처리하도록 구성된 임의의 적절한 프로세서일 수 있다. 예를 들어, 기저대역 프로세서(34)는 디지털 신호 프로세서, 마이크로프로세서, 프로그래머블 코어, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 2개 이상의 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기 시스템(20)에 포함될 수 있다.
I/Q 변조기(37)는 기저대역 프로세서(34)로부터 I 및 Q 신호들을 수신하고 I 및 Q 신호들을 처리하여 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, I/Q 변조기(37)는 I 및 Q 신호들을 아날로그 포맷으로 변환하도록 구성된 디지털-아날로그 변환기들(digital-to-analog converters)(DACs), I 및 Q 신호들을 RF로 상향변환하기 위한 혼합기들, 및 상향변환된 I 및 Q 신호들을 전력 증폭기(32)에 의한 증폭에 적절한 RF 신호로 결합하기 위한 신호 결합기를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, I/Q 변조기(37)는 그 안에서 처리되는 신호들의 주파수 성분을 필터링하도록 구성된 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.
전력 증폭기(32)는 I/Q 변조기(37)로부터 RF 신호를 수신할 수 있고, 인에이블될 때 증폭된 RF 신호를 안테나 액세스 회로(21)를 통해 안테나(22)에 제공할 수 있다. 안테나 액세스 회로(21)는 매우 다양한 방식들로 구현될 수 있고, 예를 들어, 안테나(22)에 액세스를 제공하는데 적절한 하나 이상의 스위치, 필터, 듀플렉서, 다이플렉서, 트리플렉서, 쿼드플렉서, 서큘레이터, 및/또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 방향성 결합기(24)는 전력 증폭기(32)의 출력과 안테나 액세스 회로(21)의 입력 사이에 위치될 수 있음으로써, 안테나 액세스 회로(21)의 삽입 손실을 포함하지 않는 전력 증폭기(32)의 출력 전력 측정을 허용한다. 그러나, 전력 측정의 다른 구성들이 가능하다.
예시된 구성에서, 방향성 결합기(24)로부터의 감지된 출력 신호는 혼합기(38)에 제공되며, 이는 감지된 출력 신호에 제어된 주파수의 기준 신호를 곱한다. 혼합기(38)는 감지된 출력 신호의 주파수 성분을 다운시프트함으로써 다운시프트된 신호를 생성하도록 동작한다. 다운시프트된 신호는 ADC(39)에 제공될 수 있으며, 이는 다운시프트된 신호를 기저대역 프로세서(34)에 의한 처리에 적절한 디지털 포맷으로 변환할 수 있다. 전력 증폭기(32)의 출력과 기저대역 프로세서(34) 사이에 피드백 경로를 포함함으로써, 기저대역 프로세서(34)는 전력 증폭기 시스템(20)의 동작을 최적화하기 위해 I 및 Q 신호들을 동적으로 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 방식으로 전력 증폭기 시스템(20)을 구성하는 것은 전력 증폭기(32)의 PAE 및/또는 선형성을 제어하는 것을 도울 수 있다.
예시된 실시예에서, 전력 관리 회로(30)는 트랜시버(33)로부터 전력 제어 신호를 수신하고, 전력 증폭기(32)의 공급 전압들을 제어한다. 특정 구현들에서, 트랜시버(33)는 직렬 인터페이스를 통해 전력 관리 회로(30)에 전기적으로 접속되고, 전력 관리 회로(30)는 직렬 인터페이스를 통해 전력 제어 신호를 수신한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 관리 회로(30)는 전력 증폭기(32)의 입력 스테이지에 전력공급하기 위한 제1 공급 전압(VCC1) 및 전력 증폭기(32)의 출력 스테이지에 전력공급하기 위한 제2 공급 전압(VCC2)을 생성한다. 전력 관리 회로(30)는 전력 증폭기 시스템의 PAE를 향상시키기 위해 제1 공급 전압(VCC1) 및/또는 제2 공급 전압(VCC2)의 전압 레벨을 제어할 수 있다. 2개의 제어가능 공급 전압을 갖는 일 실시예가 도시되지만, 전력 관리 회로는 더 많거나 더 적은 공급 전압들의 전압 레벨들을 제어할 수 있다. 특정 구현들에서, 전력 증폭기는 하나 이상의 제어가능 공급 전압 및/또는 하나 이상의 실질적 고정 공급 전압으로 동작한다.
예시된 실시예에서, 전력 제어 신호는 평균 전력 추적 모드, 포락선 추적 모드, 고정 공급 모드, 또는 다른 적절한 전력 관리 모드와 같은, 특정 공급 제어 모드에서 동작하도록 전력 관리 회로(30)에 명령한다. 따라서, 트랜시버(33)의 전력 증폭기 제어 회로(36)는 이러한 실시예에서, 선택된 공급 제어 모드를 제어한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바이어스 제어 회로(31)는 트랜시버(33)로부터 바이어스 제어 신호를 수신하고, 전력 증폭기(32)에 대한 바이어스 제어 신호들을 생성한다. 부가적으로, 바이어스 제어 회로(31)는 바이어스 제어 신호에 기초한 바이어스 제어 신호들(예를 들어, 바이어스 전압들)을 생성한다. 특정 구현들에서, 트랜시버(33)는 직렬 인터페이스를 통해 바이어스 제어 회로(31)에 전기적으로 접속되고, 바이어스 제어 신호는 직렬 인터페이스를 통해 수신되는 제어 워드에 대응한다.
도 3은 전력 증폭기 시스템(100)의 다른 실시예의 개략도이다. 전력 증폭기 시스템(100)은 전력 증폭기(70), 전력 관리 회로(71), 및 바이어스 제어 회로(72)를 포함한다.
도 3이 전력 증폭기 시스템의 일 실시예를 예시하지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기 시스템들에 적용가능하다.
전력 증폭기(70)는 제1 공급 인덕터(73), 및 제2 공급 인덕터(74), 입력 스테이지 바이어스 네트워크(75), 출력 스테이지 바이어스 네트워크(76), 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81), 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82), 입력 매칭 회로(83), 인터스테이지 매칭 회로(84), 및 출력 매칭 회로(85)를 포함한다.
예시된 전력 증폭기(70)가 2개의 스테이지를 포함하지만, 다른 구성들, 예를 들어, 하나의 스테이지를 포함하는 전력 증폭기들 또는 3개 이상의 스테이지를 포함하는 전력 증폭기들이 가능하다. 예시된 전력 증폭기(70)가 쌍극성 트랜지스터들을 사용하여 구현되지만, 본 명세서의 교시들은 또한 전계 효과 트랜지스터 구성들에 적용가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(70)는 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)를 사용하여 증폭되는 RF 입력 신호(RFin)를 수신한다. 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)의 컬렉터는 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스에 제공되는 증폭된 RF 신호를 생성한다. 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)는 RF 출력 신호(RFout)를 생성하기 위해 증폭된 RF 신호를 추가로 증폭한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81) 및 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 이미터들은 예를 들어, 접지 전압일 수 있는 제1 전압(V1)에 전기적으로 접속된다.
본 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해되는 바와 같이, 입력 매칭 회로(83), 인터스테이지 매칭 회로(84), 및 출력 매칭 회로(85)는 임피던스 매칭을 제공함으로써, RF 성능을 향상시킨다. 특정 구현들에서, 입력 매칭 회로(83), 인터스테이지 매칭 회로(84), 및 출력 매칭 회로(85)는 DC 차단과 같은 하나 이상의 부가 기능을 서빙한다.
도 3의 전력 증폭기(70)는 제1 공급 전압(VCC1) 및 제2 공급 전압(VCC2)을 사용하여 전력공급된다. 제1 공급 인덕터(73)는 제1 공급 전압(VCC1)과 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)의 컬렉터 사이에 전기적으로 접속되고, 제2 공급 인덕터(74)는 제2 공급 전압(VCC2)과 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 컬렉터 사이에 전기적으로 접속된다. 제1 공급 인덕터(73) 및 제2 공급 인덕터(74)는 전력 증폭기(70)에 의해 생성되는 RF 신호들이 제1 공급 전압(VCC1) 및 제2 공급 전압(VCC2)에 도달하는 것을 차단하는데 충분한 임피던스를 제공하면서, 전력 증폭기(70)에 전력공급하는 것을 도울 수 있다.
특정 구현들에서, 전력 관리 회로(71)는 평균 전력 추적(average power tracking)(APT) 모드, 포락선 추적(envelope tracking)(ET) 모드, 고정 공급 모드, 또는 다른 적절한 전력 관리 모드와 같은, 선택된 공급 제어 모드에서 동작가능하다. 부가적으로, 전력 관리 회로(71)는 선택된 공급 제어 모드에서 동작하도록 전력 관리 회로(71)에 명령하는 전력 제어 신호를 수신한다. 일 실시예에서, 전력 제어 신호는 모바일 산업 프로세서 인터페이스(Mobile Industry Processor Interface)(MIPI) RF 프론트 엔드(RF front end)(RFFE) 버스와 같은 직렬 인터페이스를 통해 수신된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력 관리 회로(71)는 전력 증폭기(70)의 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)에 전력공급하기 위한 제1 공급 전압(VCC1) 및 전력 증폭기(70)의 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)에 전력공급하기 위한 제2 공급 전압(VCC2)을 생성한다.
전력 관리 회로(71)는 선택된 공급 제어 모드에 기초한 제1 공급 전압(VCC1) 및/또는 제2 공급 전압(VCC2)의 전압 레벨들을 제어한다. 일 예에서, 선택된 공급 제어 모드가 포락선 추적 모드일 때, 전력 관리 회로(71)는 전력 증폭기(70)에 의해 증폭되는 신호(RFin)의 신호 포락선을 추적하기 위해 제1 공급 전압(VCC1) 및/또는 제2 공급 전압(VCC2)의 전압 레벨들을 제어한다. 다른 예에서, 선택된 공급 제어 모드가 평균 전력 추적 모드일 때, 전력 관리 회로(71)는 전력 증폭기(70)의 평균 출력 전력에 기초한 제1 공급 전압(VCC1) 및/또는 제2 공급 전압(VCC2)의 전압 레벨들을 제어한다.
입력 스테이지 바이어스 네트워크(75)는 바이어스 제어 회로(72)로부터 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)의 베이스로 입력 스테이지 바이어스 전압을 제공하는데 사용된다. 부가적으로, 출력 스테이지 바이어스 네트워크(76)는 바이어스 제어 회로(72)로부터 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스로 출력 스테이지 바이어스 전압을 제공하는데 사용된다. 예시된 실시예에서, 바이어스 제어 회로(72)는 입력 스테이지 바이어스 전압의 전압 레벨 및 출력 스테이지 바이어스 전압의 전압 레벨을 제어한다. 부가적으로, 바이어스 제어 회로(72)는 선택된 바이어스 전압 레벨들을 표시하는 정보를 포함하는 바이어스 제어 신호를 수신한다. 일 실시예에서, 바이어스 제어 신호는 MIPI RFFE 버스와 같은 직렬 인터페이스를 통해 수신된다.
전력 증폭기(70)는 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)를 바이어싱하기 위한 입력 스테이지 바이어스 네트워크(75) 및 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)를 바이어싱하기 위한 출력 스테이지 바이어스 네트워크(76)를 포함한다. 입력 스테이지 바이어스 네트워크(75) 및/또는 출력 스테이지 바이어스 네트워크(76)는 본 명세서의 임의의 실시예들에 따라 구현될 수 있다.
전력 증폭기들을 바이어싱하기 위한 장치 및 방법들은 본 명세서에 제공된다. 특정 실시예들에서, 전력 증폭기는 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 실질적으로 평탄 위상 응답을 달성하기 위해 트랜지스터 베이스에서 임피던스를 제어하는 리액턴스를 갖는 바이어스 네트워크에 의해 바이어싱되는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터를 포함한다. 예를 들어, 바이어스 네트워크는 위상 왜곡(AM/PM)에 전력 레벨의 영향을 감소시키는, 고역 통과 또는 대역 통과 응답과 같은, 주파수 응답을 가질 수 있다.
제1 예에서, 바이어스 네트워크는 RF 주파수들에서 낮은 임피던스 경로를 제공하도록 구현됨으로써 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 평탄 위상 응답을 유지한다. 제2 예에서, 바이어스 네트워크는 RF 주파수에서 더 낮은 임피던스로 커패시터를 추적하거나 섀도잉함으로써 쌍극성 트랜지스터의 능동 고유 커패시터(예를 들어, 베이스 접합 커패시턴스)의 비선형 부분의 영향을 감소시키는 역할을 한다. 따라서, 높은 전류 바이어싱 하의 큰 트랜지스터 커패시턴스 변화의 효과가 억제되고, 실질적으로 평탄 위상 응답 및 실질적으로 평탄 진폭 응답이 동시에 달성된다. 제3 예에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어싱 지점으로부터 RF 성능을 분리시키는 역할을 하고, DC 바이어싱을 위한 높은 밸러스트 저항기들의 사용을 허용한다. 높은 저항 밸러스팅을 사용함으로써, 전력 증폭기의 큰 신호 견고성이 개선되고/되거나 전력 증폭기 안정성이 향상된다.
따라서, 본 명세서의 바이어스 네트워크들은 전력 증폭기들, 예를 들어, 큰 동적 전력 범위들에 걸쳐 동작하는 브로드밴드 선형 전력 증폭기들의 위상 응답을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서의 바이어스 네트워크들의 사용은 광대역 5G 변조들, 예를 들어, 큰 피크 대 평균 전력(PAPR) 비율들에 걸쳐 실질적으로 평탄 위상 응답을 필요로 하는 100 MHz CP-OFDM 파형들의 지원을 가능하게 할 수 있다. 더욱이, 향상된 위상 응답은 견고성 및/또는 안정성을 저하시킬 필요 없이 달성된다.
대조적으로, 특정 종래의 전력 증폭기들은 양호한 선형성을 달성하기 위해 평탄 진폭 응답을 유지한다. 그러나, 높은 대기 전류를 갖는 트랜지스터 바이어싱에 의해 달성되는 평탄 진폭 응답은 비단조적으로 증가하는 위상 응답의 대가로 나타난다. 그러한 균형들은 특정 4G LTE 캐리어 집성 시나리오들에 사용되는 것들과 같은 광대역 위상 민감 변조들의 성능에 영향을 미친다. 더욱이, 100 MHz 신호 대역폭을 지원하는 5G 변조들은 훨씬 더 민감한 위상 응답을 갖는다.
본 명세서의 교시들은 또한 진폭 응답과 실질적으로 관계없이 전력 증폭기들에서 비교적 평탄 위상 응답을 갖는 광대역 특성들을 제공한다. 따라서, 그러한 기술들은 비교적 낮은 비용 및 복잡성으로 양호한 선형성 및 효율을 갖는 5G 파형을 지원하는 것을 돕는다.
도 4는 일 실시예에 따른 전력 증폭기(110)의 개략도이다. 전력 증폭기(110)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(101)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다. 예를 들어, 전력 증폭기는 더 많거나 더 적은 스테이지들, 임피던스 매칭의 상이한 구현들, 및/또는 DC 차단의 상이한 구현들을 포함할 수 있다. 더욱이, 도 4의 전력 증폭기(110)가 쌍극성 트랜지스터들을 사용하여 구현되지만, 본 명세서의 교시들은 또한 FET들을 사용하여 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 바이어스 네트워크들은 바이어스 전압을 FET의 게이트에 제공하는데 사용될 수 있다. 따라서, 다른 구현들이 가능하다.
예시된 실시예에서, 바이어스 네트워크(101)는 바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)를 포함한다. 바이어스 임피던스(103) 또는 션트 임피던스(104) 중 적어도 하나는 전력 증폭기(110)의 위상 응답을 평탄하게 하는 것을 돕기 위해 리액턴스를 포함한다. 따라서, 순 저항성 바이어싱 네트워크를 갖는 것보다는(예를 들어, 밸러스트 저항기 단독으로), 본 명세서의 바이어스 네트워크들은 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하도록 동작가능한 리액턴스를 가짐으로써, 성능을 향상시킨다.
바이어스 임피던스(103)는 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스와 바이어스 제어 회로, 예컨대 도 3의 바이어스 제어 회로(72)로부터의 DC 바이어스 전압 사이에 접속된다. 부가적으로, 션트 임피던스(104)는 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스와 접지와 같은 DC 전압 사이에 접속된다. 특정 구현들에서, DC 전압은 바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)가 서로 전기적으로 병렬로 접속되도록 DC 바이어스 전압에 대응한다.
도면들의 명확함을 위해, 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)의 바이어싱은 도 4에 도시되지 않는다. 그러나, 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)는 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)의 베이스와 입력 바이어스 전압(예를 들어, 도 3의 바이어스 제어 회로(72)에 의해 제공됨) 사이에 접속된 밸러스트 저항기를 사용하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 매우 다양한 방식들로 바이어싱될 수 있다. 특정 구현들에서, 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터는 본 명세서의 교시들에 따라 구현된 바이어스 임피던스 및 션트 임피던스를 포함하는 바이어스 네트워크로 바이어싱된다. 예를 들어, 바이어스 네트워크(101)의 복제 또는 카피(바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)를 위해 선택되는 적절한 임피던스 값들을 가짐)는 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81)를 바이어싱하기 위해 포함될 수 있다.
바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)를 갖는 바이어스 네트워크(101)를 구현하는 것은 다수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)는 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 실질적으로 평탄 위상 응답을 달성하기 위해 출력 스테이지 트랜지스터(82)의 베이스에서 임피던스를 제어한다. 예를 들어, 임피던스 값들은 AM/PM을 감소시키기 위해 선택될 수 있다.
특정 구현들에서, 션트 임피던스(104)는 RF 주파수들에서 낮은 임피던스 경로를 제공하는 역할을 함으로써 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 평탄 위상 응답을 유지한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 션트 임피던스(104)는 RF 주파수에서 더 낮은 임피던스로 커패시턴스를 섀도잉함으로써 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스 커패시턴스의 비선형 부분의 영향을 감소시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 높은 전류 바이어싱 하의 큰 트랜지스터 커패시턴스 변화의 효과가 억제되고, 실질적으로 평탄 위상 응답 및 실질적으로 평탄 진폭 응답이 동시에 달성된다.
도 5는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(120)의 개략도이다. 전력 증폭기(120)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(111)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
예시된 실시예에서, 바이어스 네트워크는 DC 바이어스 전압과 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스 사이에 서로 전기적으로 병렬로 접속된 밸러스트 저항기(113)(RBallast) 및 밸러스트 커패시터(114)(CBallast)를 포함한다.
밸러스트 저항기(113)는 전력 증폭기(120)의 견고성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 보상의 결핍으로, 밸러스트 저항기(113)는 위상 왜곡 성능의 저하를 초래할 수 있다. 예시된 실시예에서, 밸러스트 커패시터(114)는 RF 주파수들에서 낮은 임피던스 경로를 제공함으로써 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 평탄 위상 응답을 유지하기 위해 밸러스트 저항기(113)와 병렬로 포함되었다.
따라서, 바이어스 네트워크(111)는 DC 바이어싱 지점으로부터 RF 성능을 분리시키는 역할을 할 수 있음으로써, 밸러스트 저항기(113)가 AM/PM의 대응하는 저하를 초래하는 것 없이 높은 저항을 갖는 것을 허용한다. 오히려, 큰 동적 전력 범위들에 걸친 평탄 위상 성능 특성들은 또한 큰 신호 견고성 및 안정적 동작을 달성하면서, 달성될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(130)의 개략도이다. 전력 증폭기(130)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(121)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
도 6의 전력 증폭기(130)는 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터 및 바이어스 네트워크가 (정수 N 세그먼트로, 이러한 예에서, N은 2 이상임) 세그먼트화되었던 일 구현을 전력 증폭기(130)가 예시하는 것을 제외하고, 도 5의 전력 증폭기(120)와 유사하다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터는 서로 전기적으로 병렬로 접속되는 트랜지스터 소자들(82a, 82b, ... 82n)로서 구현된다. 부가적으로, 바이어스 네트워크(121)는 DC 바이어스 전압과 트랜지스터 소자들(82a, 82b, ... 82n) 사이의 대응하는 밸러스트 커패시터들(114a, 114b, ... 114n)과 병렬로 접속된 밸러스트 저항기들(113a, 113b, ... 113n)을 각각 포함한다. 이러한 예에서, 밸러스트 저항기들(113a, 113b, ... 113n)은 저항(RUNIT)을 각각 갖는 한편, 밸러스트 커패시터들(114a, 114b, ... 114n)은 커패시턴스(CUNIT)를 각각 갖는다.
이러한 방식으로 전력 증폭기를 세그먼트화함으로써, 높은 주파수에서 밸러스트 저항의 우수한 바이패싱이 제공되며, 그것에 의해 더 강한 위상 제어를 제공한다. 본 명세서에 개시된 임의의 바이어스 네트워크들/전력 증폭기들은 세그먼트화로 구현될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(140)의 개략도이다. 전력 증폭기(140)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(131)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
도 7의 전력 증폭기(140)는 도 7의 바이어스 네트워크(131)가 도 4의 바이어스 임피던스(103) 및 션트 임피던스(104)의 특정 구현들을 포함하는 것을 제외하고, 도 4의 전력 증폭기(110)와 유사하다.
예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 바이어스 네트워크(181)는 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스와 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 접속된 밸러스트 저항기(113), 및 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스와 접지와 같은 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스(134)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 션트 임피던스(134)는 전기적으로 직렬로 접속된 션트 저항기(135) 및 션트 커패시터(136)를 포함한다.
션트 커패시터(136)는 RF 주파수들에서 낮은 임피던스를 제공하는 것을 도움으로써, 큰 동적 전력 레벨들에 걸쳐 평탄 위상 응답을 유지한다. 더욱이, 션트 커패시터(136)는 RF 주파수에서 더 낮은 임피던스로 커패시턴스를 섀도잉함으로써 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)의 베이스 커패시턴스의 비선형 부분의 영향을 감소시킨다. 더욱이, 션트 저항기(135)는 얼마나 많은 AC 전류가 션트 임피던스(134)를 통과하는지를 제어하는 것을 돕는다.
도 8은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(150)의 개략도이다. 전력 증폭기(150)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(141)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
도 8의 전력 증폭기(150)는 도 8의 바이어스 네트워크(141)가 밸러스트 커패시터(114)와 직렬인 밸러스트 인덕터(LBallast)(115)를 추가로 포함하는 것을 제외하고, 도 5의 전력 증폭기(120)와 유사하다.
이러한 방식으로 바이어스 네트워크(141)를 구현하는 것은 밸러스트 커패시터(114) 및 밸러스트 인덕터(115)의 공진 주파수에서 낮은 임피던스를 제공하는 것을 도우며, 이는 특정 주파수에서 잡음을 감쇠 또는 거부하기 위해 선택되는 성분 값들을 가질 수 있다.
더욱이, 밸러스트 인덕터(115)를 포함하는 것은 바이어스 네트워크(141)의 주파수 응답에서 제어의 부가 정도를 제공함으로써, 특정 적용 및/또는 구현을 위한 원하는 주파수 특성을 달성하는 것을 돕는다. 예를 들어, 대역 통과 응답에는 베이스 노드에서, DC 바이어스 지점을 위해 선택되는 RBallast 및 RF 주파수들에서 위상 응답을 위해 선택되는 CBallast 및 LBallast 값-쌍(예를 들어, 인덕턴스 및 커패시턴스 곱)이 제공될 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(160)의 개략도이다. 전력 증폭기(160)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 제1 쌍극성 트랜지스터(81), 제2 쌍극성 트랜지스터(82), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(151)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
도 9의 전력 증폭기(160)는 도 9의 바이어스 네트워크(151)가 션트 저항기(135) 및 션트 커패시터(136)와 직렬인 션트 인덕터(LShunt)(137)를 추가로 포함하는 션트 임피던스(154)를 포함하는 것을 제외하고, 도 7의 전력 증폭기(140)와 유사하다.
이러한 방식으로 바이어스 네트워크(141)를 구현하는 것은 바이어스 네트워크(151)의 주파수 응답에서 제어의 부가 정도를 제공함으로써, 특정 적용 및/또는 구현을 위한 원하는 주파수 특성을 달성하는 것을 돕는다. 예를 들어, 션트 임피던스(154)는 특정 주파수들, 예를 들어, RF 기본 또는 고조파 주파수들에서 낮은 임피던스를 제공하는 대역 통과 응답을 제공할 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 전력 증폭기(170)의 개략도이다. 전력 증폭기(170)는 제1 공급 인덕터(73), 제2 공급 인덕터(74), 입력 스테이지 FET(91), 출력 스테이지 FET(92), 출력 매칭 회로(85), 입력 커패시터(87), 인터스테이지 커패시터(88), 및 바이어스 네트워크(101)를 포함한다.
전력 증폭기의 일 실시예가 도시되지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전력 증폭기들에 적용가능하다.
도 10의 전력 증폭기(170)는 도 10의 전력 증폭기(170)가 입력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(81) 및 출력 스테이지 쌍극성 트랜지스터(82)보다는 입력 스테이지 FET(91) 및 출력 스테이지 FET(92)로 각각 구현되는 것을 제외하고, 도 4의 전력 증폭기(110)와 유사하다. 도 10의 전력 증폭기(170)가 FET들로 구현되는 전력 증폭기의 일 실시예를 예시하지만, 본 명세서의 임의의 전력 증폭기들은 FET들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 9의 임의의 전력 증폭기들은 쌍극성 트랜지스터들보다는 FET들로 구현될 수 있다. 더욱이, 전력 증폭기는 쌍극성 및 전계 효과 트랜지스터들의 조합을 포함할 수 있다.
도 11a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다. 도 11a는 밸러스트 저항기에 의해 단독으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 측정된 출력 전력(라인(301)) 및 도 6에 도시된 바이어싱의 일 구현에 의해 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 측정된 출력 전력(라인(302))을 비교한다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 이득 왜곡(AM/AM)은 라인(301) 및 라인(302)이 유사하다.
도 11b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 일 예이다. 도 11a는 밸러스트 저항기에 의해 단독으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 측정된 위상 응답(라인(303)) 및 도 6에 도시된 바이어싱의 일 구현에 의해 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 측정된 위상 응답(라인(304))을 비교한다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 위상 왜곡(AM/PM)은 라인(303)에 비해 라인(304)이 우수하다.
도 12a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다. 그래프는 밸러스트 저항기에 의해 단독으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 시뮬레이션된 진폭 왜곡(라인(311)) 및 차이 커패시턴스 값들을 갖는 도 5에 도시된 바이어싱의 2개의 예시적 구현으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 시뮬레이션된 진폭 왜곡(라인들(312 및 313))을 도시한다. 시뮬레이션은 대역(71)에 대해 도시된다.
도 12b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다. 그래프는 밸러스트 저항기에 의해 단독으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 시뮬레이션된 위상 왜곡(라인(321)) 및 차이 커패시턴스 값들을 갖는 도 5에 도시된 바이어싱의 2개의 예시적 구현으로 바이어싱되는 전력 증폭기에 대한 시뮬레이션된 위상 왜곡(라인들(322 및 323))을 도시한다. 시뮬레이션은 대역(71)에 대해 도시된다.
도 13a는 진폭 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다. 그래프는 시뮬레이션이 대역(12)에 대해 도시되는 것을 제외하고, 도 12a의 시뮬레이션과 유사하다. 그래프는 라인들(311, 312, 및 313)에 대응하는 라인들(331, 332, 및 333)을 각각 포함한다.
도 13b는 위상 왜곡 대 출력 전력의 그래프의 다른 예이다. 그래프는 시뮬레이션이 대역(12)에 대해 도시되는 것을 제외하고, 도 12b의 시뮬레이션과 유사하다. 그래프는 라인들(321, 322, 및 323)에 대응하는 라인들(341, 342, 및 343)을 각각 포함한다.
도 14a는 패키징된 모듈(700)의 일 실시예의 개략도이다. 도 14b는 라인들 14B-14B를 따라 취해진 도 14a의 패키징된 모듈(700)의 단면의 개략도이다.
패키징된 모듈(700)은 전력 증폭기 다이(701), 바이어스 제어 다이(702), 표면 실장 구성요소들(703), 와이어본드들(708), 패키지 기판(720), 및 캡슐화 구조(740)를 포함한다. 패키지 기판(720)은 그 안에 배치되는 전도체들로 형성되는 패드들(706)을 포함한다. 부가적으로, 다이들(701, 702)은 패드들(704)을 포함하고, 와이어본드들(708)은 다이들(701, 702)의 패드들(704)을 패키지 기판(720)의 패드들(706)에 접속하는데 사용되었다.
전력 증폭기 다이(701) 및 바이어스 제어 다이(702)는 본 개시의 하나 이상의 특징에 따라 구현된다. 특정 구현들에서, 패키징된 모듈(700)은 외부 전력 관리 회로로부터 공급 전압을 수신하기 위한 공급 핀 또는 패드을 포함한다. 부가적으로, 바이어스 다이(702)는 하나 이상의 DC 바이어스 전압으로 전력 증폭기 다이(701)를 바이어싱하는 바이어스 제어 회로를 포함한다. 바이어스 다이(702)는 하나 이상의 DC 바이어스 전압을 제어하는데 사용되는, MIPI RFFE 버스와 같은 직렬 인터페이스를 포함할 수 있다.
특정 구현들에서, 전력 증폭기 다이(701) 및 바이어스 다이(702)는 상이한 처리 기술들을 사용하여 제조된다. 일 예에서, 전력 증폭기 다이(701)는 헤테로접합 쌍극성 트랜지스터(heterojunction bipolar transistor)(HBT) 공정(예를 들어, 갈륨 비소와 같은 화합물 반도체 공정)을 사용하여 제조되고, 바이어스 제어 다이(702)는 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal oxide semiconductor)(CMOS) 공정을 사용하여 제조된다.
패키징 기판(720)은 예를 들어, 표면 실장 커패시터들 및/또는 인덕터들을 포함할 수 있는, 다이들(701, 702) 및 표면 실장 구성요소들(703)과 같은 복수의 구성요소를 수용하도록 구성될 수 있다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 패키징된 모듈(700)은 다이들(701, 702)을 실장하는데 사용되는 측면의 반대편의 패키징된 모듈(700)의 측면 상에 배치된 복수의 접촉 패드(732)를 포함하는 것으로 도시된다. 이러한 방식으로 패키징된 모듈(700)을 구성하는 것은 패키징된 모듈(700)을 무선 디바이스의 전화기 보드와 같은 회로 보드에 접속하는 것을 도울 수 있다. 예시적 접촉 패드들(732)은 RF 신호들, 바이어스 신호들, 전력 저전압(들) 및/또는 전력 고전압(들)을 다이들(701, 702) 및/또는 표면 실장 구성요소들(703)에 제공하도록 구성될 수 있다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 접촉 패드들(732)과 다이(701) 사이의 전기적 접속들은 패키지 기판(720)을 통한 접속들(733)에 의해 용이해질 수 있다. 접속들(733)은 다층 적층된 패키지 기판의 비아들 및 전도체들과 연관된 접속들과 같은, 패키지 기판(720)을 통해 형성된 전기적 경로들을 나타낼 수 있다.
일부 실시예들에서, 패키징된 모듈(700)은 또한 예를 들어, 패키징된 모듈(700)의 보호를 제공하고/하거나 그 처리를 용이하게 하는 하나 이상의 패키징 구조를 포함할 수 있다. 그러한 패키징 구조는 패키징 기판(720) 및 그 위에 배치된 구성요소들 및 다이(들) 위에 형성된 오버몰드 또는 캡슐화 구조(740)를 포함할 수 있다.
패키징된 모듈(700)이 와이어본드들에 기초한 전기적 접속들의 맥락에서 설명되지만, 본 개시의 하나 이상의 특징은 또한 예를 들어, 플립-칩 구성들을 포함하는 다른 패키징 구성들로 구현될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
도 15는 모바일 디바이스(800)의 일 실시예의 개략도이다. 모바일 디바이스(800)는 기저대역 시스템(801), 트랜시버(802), 프론트 엔드 시스템(803), 안테나들(804), 전력 관리 시스템(805), 메모리(806), 사용자 인터페이스(807), 및 배터리(808)를 포함한다.
모바일 디바이스(800)가 본 개시의 하나 이상의 특징을 포함할 수 있는 RF 시스템의 일 예를 예시하지만, 본 명세서의 교시들은 매우 다양한 방식들로 구현되는 전자 시스템들에 적용가능하다.
모바일 디바이스(800)는 2G, 3G, 4G(LTE, LTE-어드밴스드 및 LTE-어드밴스드 프로를 포함함), 5G, WLAN(예를 들어, Wi-Fi), WPAN(예를 들어, 블루투스 및 지그비), WMAN(예를 들어, WiMax) 및/또는 GPS 기술들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 매우 다양한 통신 기술들을 이용하여 통신하는데 이용될 수 있다.
트랜시버(802)는 전송을 위한 RF 신호들을 생성하고, 안테나들(804)로부터 수신된 착신 RF 신호들을 처리한다. RF 신호들의 전송 및 수신과 연관된 다양한 기능들은 트랜시버(802)로서 도 15에 집합적으로 표현되는 하나 이상의 구성요소에 의해 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 예에서, 별개의 구성요소들(예로서, 별개의 회로들 또는 다이들)이 특정 타입들의 RF 신호들을 처리하기 위해 제공될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 트랜시버(802)는 직렬 인터페이스(809)를 사용하여 프론트 엔드 시스템(803) 및 전력 관리 회로(805)에 접속된다. 예시된 RF 구성요소들의 전부 또는 일부는 초기화 동안 및/또는 완전히 동작하는 동안 모바일 디바이스(800)를 구성하도록 직렬 인터페이스(809)에 의해 제어될 수 있다. 다른 실시예에서, 기저대역 프로세서(801)는 직렬 인터페이스(809)에 부가적으로 또는 대안적으로 접속되고 프론트 엔드 시스템(803) 및/또는 전력 관리 시스템(805)의 구성요소들과 같은, 하나 이상의 RF 구성요소를 구성하도록 동작한다.
프론트 엔드 시스템(803)은 안테나들(804)로 송신되고/되거나 안테나들(804)로부터 수신되는 신호들을 조정하는 것을 돕는다. 예시된 실시예에서, 프론트 엔드 시스템(803)은 전력 증폭기 바이어싱, 하나 이상의 전력 증폭기(power amplifier)(PA)(811), 하나 이상의 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(LNA)(812), 하나 이상의 필터(813), 하나 이상의 스위치(814), 및 하나 이상의 듀플렉서(815)를 제어하기 위한 하나 이상의 바이어스 제어 회로(810)를 포함한다. 그러나, 다른 구현들이 가능하다.
예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은 전송을 위한 신호들을 증폭하는 것, 수신된 신호들을 증폭하는 것, 신호들을 필터링하는 것, 상이한 대역들 사이의 스위칭, 상이한 전력 모드들 사이의 스위칭, 전송 모드와 수신 모드 사이의 스위칭, 신호들의 듀플렉싱, 신호들의 멀티플렉싱(예를 들어, 다이플렉싱 또는 트리플렉싱), 또는 이들의 일부 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 기능들을 제공할 수 있다.
특정 구현들에서, 모바일 디바이스(800)는 캐리어 집성을 지원함으로써, 피크 데이터 레이트들을 증가시키는 유연성을 제공한다. 캐리어 집성은 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 및 시분할 듀플렉싱(TDD) 모두에 이용될 수 있으며, 복수의 캐리어 또는 채널을 집성하는데 이용될 수 있다. 캐리어 집성은 인접한 집성(contiguous aggregation)을 포함하는데, 여기서, 동일한 동작 주파수 대역 내의 인접한 캐리어들이 집성된다. 캐리어 집성은 또한 비인접할 수 있고, 공통 대역 내의 또는 상이한 대역들 내의 주파수에서 분리된 캐리어들을 포함할 수 있다.
안테나들(804)은 매우 다양한 유형들의 통신들에 이용되는 안테나들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나들(804)은 매우 다양한 주파수들 및 통신 표준들과 연관된 신호들을 전송 및/또는 수신하기 위한 안테나들을 포함할 수 있다.
특정 구현들에서, 안테나들(804)은 MIMO 통신들 및/또는 스위칭형 다이버시티 통신들을 지원한다. 예로서, MIMO 통신들은 단일 라디오 주파수 채널을 통해 복수의 데이터 스트림을 통신하기 위해 복수의 안테나를 이용한다. MIMO 통신들은 라디오 환경의 공간 멀티플렉싱 차이들로 인한 보다 높은 신호 대 잡음비, 개선된 코딩 및/또는 감소된 신호 간섭으로부터 이익을 얻는다. 스위칭형 다이버시티는 특정 시간에 특정 안테나가 동작하도록 선택되는 통신들을 지칭한다. 예로서, 스위치는 관찰된 비트 에러율 및/또는 신호 강도 표시자와 같은 다양한 인자들에 기반하여 안테나 그룹으로부터 특정 안테나를 선택하는데 이용될 수 있다.
모바일 디바이스(800)는 특정 구현들에서 빔포밍으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 프론트 엔드 시스템(803)은 트랜시버(802)에 의해 제어되는 가변 위상을 갖는 위상 시프터들을 포함할 수 있다. 추가로, 위상 시프터들은 안테나들(804)을 이용하는 신호들의 전송 및/또는 수신을 위한 빔 형성 및 방향성을 제공하도록 제어된다. 예를 들어, 신호 전송의 맥락에서, 안테나들(804)에 제공되는 전송 신호들의 위상들은 안테나들(804)로부터의 방사 신호들이 보강 및 상쇄 간섭을 이용하여 결합되어 주어진 방향으로 전파하는 더 많은 신호 강도를 갖는 빔-유사 품질들을 나타내는 집합 전송 신호를 생성하도록 제어된다. 신호 수신의 맥락에서, 위상들은 신호가 특정 방향으로부터 안테나들(804)에 도달할 때 더 많은 신호 에너지가 수신되도록 제어된다. 특정 구현들에서, 안테나들(804)은 빔포밍을 향상시키기 위해 안테나 요소들의 하나 이상의 어레이를 포함한다.
기저대역 시스템(801)은 음성 및 데이터와 같은 다양한 사용자 입력 및 출력(I/O)의 처리를 용이하게 하기 위해 사용자 인터페이스(807)에 결합된다. 기저대역 시스템(801)은 트랜시버(802)에 전송 신호들의 디지털 표현들을 제공하고, 트랜시버(802)는 이들을 처리하여 전송을 위한 RF 신호들을 생성한다. 기저대역 시스템(801)은 또한 트랜시버(802)에 의해 제공되는 수신된 신호들의 디지털 표현들을 처리한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 기저대역 시스템(801)은 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이하게 하기 위해 메모리(806)에 결합된다.
메모리(806)는 모바일 디바이스(800)의 동작을 용이하게 하고/하거나 사용자 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하는 것과 같은 매우 다양한 목적들에 이용될 수 있다.
전력 관리 시스템(805)은 모바일 디바이스(800)의 다수의 전력 관리 기능을 제공한다. 특정 구현들에서, 전력 관리 시스템(805)은 전력 증폭기들(811)의 공급 전압들을 제어하는 전력 증폭기(PA) 공급 제어 회로를 포함한다. 예를 들어, 전력 관리 시스템(805)은 전력 부가 효율(power added efficiency)(PAE)과 같은 효율을 개선하기 위해 전력 증폭기들(811) 중 하나 이상에 제공되는 공급 전압(들)을 변경하도록 구성될 수 있다.
전력 관리 시스템(805)은 평균 전력 추적 모드, 포락선 추적 모드, 고정 공급 모드, 또는 다른 적절한 전력 관리 모드와 같은, 선택가능 공급 제어 모드에서 동작할 수 있다. 예시된 실시예에서, 전력 관리 시스템(805)의 선택된 공급 제어 모드는 트랜시버(802)에 의해 제어된다. 특정 구현들에서, 트랜시버(802)는 직렬 인터페이스(809)를 사용하여 선택된 공급 제어 모드를 제어한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(805)은 배터리(808)로부터 배터리 전압을 수신한다. 배터리(808)는 예를 들어, 리튬-이온 배터리를 포함하는, 모바일 디바이스(800)에서의 사용을 위한 임의의 적절한 배터리일 수 있다. 전력 관리 시스템(805)이 프론트 엔드 시스템(803)으로부터 분리된 것으로 예시되지만, 특정 구현들에서, 전력 관리 시스템(805)의 전부 또는 일부(예를 들어, PA 공급 제어 회로)는 프론트 엔드 시스템(803)으로 통합된다.
애플리케이션들
위에 설명된 실시예들 중 일부는 무선 디바이스들 또는 모바일 전화기들과 관련하여 예들을 제공하였다. 그러나, 실시예들의 원리들 및 이점들은 전력 증폭기 시스템들에 대한 요구들을 갖는 임의의 다른 시스템들 또는 장치에 이용될 수 있다.
이러한 전력 증폭기 시스템들은 다양한 전자 디바이스들에서 구현될 수 있다. 전자 디바이스들의 예들로는, 소비자 전자 제품들, 소비자 전자 제품들의 부품들, 전자 테스트 장비 등이 포함될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 또한, 전자 디바이스들의 예들로는, 메모리 칩들, 메모리 모듈들, 광학 네트워크들 또는 다른 통신 네트워크들의 회로들, 및 디스크 드라이버 회로들이 포함될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 소비자 전자 제품들은 모바일 전화기, 전화기, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터, 핸드-헬드 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), 전자레인지, 냉장고, 자동차, 스테레오 시스템, 카세트 레코더 또는 플레이어, DVD 플레이어, CD 플레이어, VCR, MP3 플레이어, 라디오, 캠코더, 카메라, 디지털 카메라, 휴대용 메모리 칩, 세탁기, 건조기, 세탁기/건조기, 복사기, 팩스기, 스캐너, 다기능 주변 디바이스, 손목 시계, 시계 등을 포함할 수 있지만, 이것에 제한되는 것은 아니다. 또한, 전자 디바이스들은 미완성 제품들을 포함할 수 있다.
결론
맥락상 명확하게 달리 요구하지 않는 한, 상세한 설명 및 청구항들 전반에 걸쳐, 단어들 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적이거나 망라적 의미와는 대조적으로 포함적인 의미; 즉, "을 포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 단어 "결합된"이란, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 직접 접속되거나 하나 이상의 중간 요소에 의해 접속될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 마찬가지로, 단어 "접속된"이란, 일반적으로 본 명세서에서 사용될 때, 직접 접속되거나, 하나 이상의 중간 요소에 의해 접속될 수 있는 2개 이상의 요소를 말한다. 추가적으로, 단어들 "본 명세서에서", "위에서", "아래에서" 그리고 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 사용될 때, 본 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라 본 출원을 전체로서 지칭할 것이다. 맥락이 허용하는 경우, 단수 또는 복수를 사용하는 위의 상세한 설명 내의 단어들은 또한 각자의 복수 또는 단수를 포함할 수 있다. 2개 이상의 항목의 리스트를 참조하는 단어 "또는"은 그 단어의 모든 다음의 해석들을 포괄한다: 그 리스트에서의 항목들 중 임의의 것, 그 리스트에서의 모든 항목들, 그 리스트에서의 항목들의 임의의 조합
더욱이, 그 중에서도 특히, "~을 할 수 있다", "~일 수 있다", "예컨대", "예를 들어", "~와 같은" 등의 본 명세서에서 사용되는 조건부 언어는, 구체적으로 달리 언급하지 않는 한 또는 사용되는 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 실시예들이 특정 특징들, 요소들 및/또는 상태들을 포함하지만, 다른 실시예들이 이들을 포함하지 않는다는 것을 전달하기 위한 것이다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 하나 이상의 실시예에 대해 임의의 방식으로 요구되거나, 하나 이상의 실시예가 이들 특징들, 요소들 및/또는 상태들이 포함될지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지를 저작자 입력이나 촉구 있이 또는 없이 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
본 발명의 실시예들의 위의 상세한 설명은 망라적이거나 또는 위에 개시되는 정확한 형태로 본 발명을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 실시예들, 및 본 발명에 대한 예들이 예시의 목적으로 전술되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 다양한 등가적 수정들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되지만, 대안적인 실시예들이 상이한 순서로, 단계들을 가지는 루틴들을 수행하거나 블록들을 가지는 시스템들을 이용할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 제거되고, 이동되고, 추가되고, 세분되고, 조합되고/되거나 수정될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양하고 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스 또는 블록들이 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되었지만, 이들 프로세스들 또는 블록들은 그 대신에 병렬로 수행될 수 있거나, 상이한 시간들에서 수행될 수 있다.
본 명세서에 제공되는 본 발명의 교시들이 반드시 전술된 시스템이 아니라, 다른 시스템들에도 적용될 수 있다. 전술된 다양한 실시예들의 요소들 및 동작들은 조합되어 추가적인 실시예들을 제공할 수 있다.
본 발명들의 특정 실시예들이 설명되었지만, 이들 실시예들은 단지 예로서 제시되어 있으며, 본 개시내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 사실상, 본 명세서에서 설명된 신규한 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수 있으며, 더욱이 본 명세서에 설명되는 방법들 및 시스템들의 형태에서의 다양한 생략들, 치환들 및 변경들은 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 등가물들은 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 드는 이러한 형태들 또는 수정들을 포괄하도록 의도된다.
Claims (20)
- 모바일 디바이스로서,
라디오 주파수 입력 신호를 생성하도록 구성된 트랜시버;
상기 라디오 주파수 입력 신호를 수신하고 라디오 주파수 출력 신호를 출력하도록 구성된 전력 증폭기를 포함하는 프론트 엔드 시스템 - 상기 전력 증폭기는 상기 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기 트랜지스터 및 DC 바이어스 전압으로 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하도록 구성된 바이어스 네트워크를 포함하며, 상기 바이어스 네트워크는 상기 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하도록 동작가능한 리액턴스를 가짐 - ; 및
상기 라디오 주파수 출력 신호를 무선 송신하도록 구성된 안테나
를 포함하는, 모바일 디바이스. - 제1항에 있어서, 상기 리액턴스는 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하도록 동작가능한, 모바일 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 DC 바이어스 전압과 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 바이어스 임피던스, 및 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스를 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제3항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스는 제1 저항기를 포함하고, 상기 션트 임피던스는 직렬인 제2 저항기 및 커패시터를 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제4항에 있어서, 상기 션트 임피던스는 상기 제2 저항기 및 상기 커패시터와 직렬인 인덕터를 추가로 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 상기 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 병렬로 접속된 저항기 및 커패시터를 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기 트랜지스터는 서로 병렬로 동작하는 복수의 트랜지스터 소자로서 구현되고, 상기 바이어스 네트워크는 복수의 저항기 및 복수의 커패시터를 포함하며, 상기 복수의 저항기 각각은 상기 DC 바이어스 전압과 상기 복수의 트랜지스터 소자 중 대응하는 것의 입력 사이에 복수의 커패시터 중 대응하는 것과 병렬로 접속되는, 모바일 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 DC 바이어스 전압과 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합, 및 상기 커패시터 및 상기 인덕터의 직렬 조합과 병렬인 저항기를 포함하는, 모바일 디바이스.
- 제1항에 있어서, 상기 전력 증폭기는 입력 스테이지 및 출력 스테이지를 포함하며, 상기 전력 증폭기 트랜지스터는 상기 전력 증폭기의 출력 스테이지에 통합되는, 모바일 디바이스.
- 전력 증폭기 시스템으로서,
DC 바이어스 전압을 생성하도록 구성된 바이어스 제어 회로; 및
라디오 주파수 입력 신호를 수신하고 라디오 주파수 출력 신호를 출력하도록 구성된 전력 증폭기 - 상기 전력 증폭기는 상기 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하도록 구성된 전력 증폭기 트랜지스터, 및 상기 DC 바이어스 전압으로 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하도록 구성된 바이어스 네트워크를 포함하며, 상기 바이어스 네트워크는 상기 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하도록 동작가능한 리액턴스를 가짐 -
를 포함하는, 전력 증폭기 시스템. - 제10항에 있어서, 상기 리액턴스는 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하도록 동작가능한, 전력 증폭기 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 DC 바이어스 전압과 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 바이어스 임피던스, 및 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 기준 전압 사이에 전기적으로 접속된 션트 임피던스를 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 제12항에 있어서, 상기 바이어스 임피던스는 제1 저항기를 포함하고, 상기 션트 임피던스는 직렬인 제2 저항기 및 커패시터를 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 션트 임피던스는 상기 제2 저항기 및 상기 커패시터와 직렬인 인덕터를 추가로 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 전력 증폭기 트랜지스터는 상기 입력에 대응하는 베이스를 갖는 쌍극성 트랜지스터인, 전력 증폭기 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력과 상기 DC 바이어스 전압 사이에 전기적으로 병렬로 접속된 저항기 및 커패시터를 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 전력 증폭기 트랜지스터는 서로 병렬로 동작하는 복수의 트랜지스터 소자로서 구현되고, 상기 바이어스 네트워크는 복수의 저항기 및 복수의 커패시터를 포함하며, 상기 복수의 저항기 각각은 상기 DC 바이어스 전압과 상기 복수의 트랜지스터 소자 중 대응하는 것의 입력 사이에 복수의 커패시터 중 대응하는 것과 병렬로 접속되는, 전력 증폭기 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크는 상기 DC 바이어스 전압과 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력 사이에 전기적으로 접속된 커패시터 및 인덕터의 직렬 조합, 및 상기 커패시터 및 상기 인덕터의 직렬 조합과 병렬인 저항기를 포함하는, 전력 증폭기 시스템.
- 전력 증폭기를 바이어싱하는 방법으로서,
바이어스 제어 회로를 사용하여 DC 바이어스 전압을 생성하는 단계;
전력 증폭기의 입력으로서 라디오 주파수 입력 신호를 수신하는 단계;
상기 전력 증폭기의 전력 증폭기 트랜지스터를 사용하여 상기 라디오 주파수 입력 신호를 증폭하는 단계; 및
상기 전력 증폭기의 바이어스 네트워크를 사용하여 상기 DC 바이어스 전압으로 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 입력을 바이어싱하는 단계 - 상기 바이어싱하는 단계는 상기 바이어스 네트워크의 리액턴스로 상기 전력 증폭기의 위상 응답을 평탄하게 하는 것을 포함함 -
를 포함하는, 방법. - 제19항에 있어서, 상기 바이어스 네트워크의 리액턴스로 상기 전력 증폭기 트랜지스터의 고유 입력 커패시턴스를 추적하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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|---|---|---|---|---|
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| US4673886A (en) * | 1986-02-26 | 1987-06-16 | Motorola, Inc. | Adaptively stabilized RF amplifier |
| JPH0951238A (ja) * | 1995-08-09 | 1997-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波増幅器回路 |
| US6084472A (en) * | 1997-12-15 | 2000-07-04 | Analog Devices, Inc. | Multi-tanh triplet with optimal biasing |
| US6333677B1 (en) * | 2000-10-10 | 2001-12-25 | Rf Micro Devices, Inc. | Linear power amplifier bias circuit |
| JP3942013B2 (ja) * | 2002-01-28 | 2007-07-11 | 株式会社ルネサステクノロジ | 通信用半導体集積回路および無線通信装置 |
| US6806767B2 (en) * | 2002-07-09 | 2004-10-19 | Anadigics, Inc. | Power amplifier with load switching circuit |
| US6819179B2 (en) * | 2003-04-16 | 2004-11-16 | Agency For Science, Technology And Research | Variable gain low noise amplifier |
| US7038539B2 (en) * | 2003-05-06 | 2006-05-02 | Powerwave Technologies, Inc. | RF amplifier employing active load linearization |
| US7199652B2 (en) * | 2003-11-21 | 2007-04-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Amplifier; and transmitter and communication device incorporating the same |
| JP2006319737A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路装置 |
| US7382194B2 (en) * | 2006-01-18 | 2008-06-03 | Triquint Semiconductor, Inc. | Switched distributed power amplifier |
| US9088258B2 (en) * | 2008-01-14 | 2015-07-21 | Micro Mobio Corporation | RF power amplifier with linearity control |
| US7843268B2 (en) * | 2008-04-17 | 2010-11-30 | Hittite Microwave Corporation | Modified distributed amplifier to improve low frequency efficiency and noise figure |
| JP2010068261A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Mitsubishi Electric Corp | カスコード回路 |
| JP2010124433A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Panasonic Corp | 高周波電力増幅器 |
| US8260224B2 (en) * | 2009-12-02 | 2012-09-04 | Sige Semiconductor Inc. | System and method of prebias for rapid power amplifier response correction |
| US8704598B2 (en) * | 2010-05-28 | 2014-04-22 | Rf Micro Devices, Inc. | Linear FET feedback amplifier |
| JP5487073B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2014-05-07 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 高周波信号処理装置 |
| KR101264632B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2013-05-24 | 숭실대학교산학협력단 | 선형 증폭기 및 다단 선형 증폭기 |
| US10243519B2 (en) * | 2012-12-28 | 2019-03-26 | Psemi Corporation | Bias control for stacked transistor configuration |
| US9667195B2 (en) * | 2012-12-28 | 2017-05-30 | Peregrine Semiconductor Corporation | Amplifiers operating in envelope tracking mode or non-envelope tracking mode |
| US20150236798A1 (en) * | 2013-03-14 | 2015-08-20 | Peregrine Semiconductor Corporation | Methods for Increasing RF Throughput Via Usage of Tunable Filters |
| JP6064225B2 (ja) * | 2013-03-29 | 2017-01-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 極性切替増幅回路 |
| US9362870B2 (en) * | 2013-08-01 | 2016-06-07 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for biasing power amplifiers |
| US9118279B2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-08-25 | Freescale Semiconductor, Inc. | Power amplifiers with signal conditioning |
| US9455669B2 (en) * | 2013-10-11 | 2016-09-27 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for phase compensation in power amplifiers |
| KR101580375B1 (ko) * | 2013-12-30 | 2015-12-28 | 삼성전기주식회사 | 게이트 바이어스 제어 회로 및 이를 갖는 전력 증폭 장치 |
| KR101565663B1 (ko) * | 2013-12-30 | 2015-11-03 | 삼성전기주식회사 | 전력 증폭기 |
| TWI560999B (en) * | 2014-04-23 | 2016-12-01 | Realtek Semiconductor Corp | Radio frequency power amplifier and method for increasing power added efficiency and linearity |
| US9722552B2 (en) * | 2014-07-10 | 2017-08-01 | Qorvo Us, Inc. | Linear FET feedback amplifier |
| WO2016029190A1 (en) * | 2014-08-22 | 2016-02-25 | Lockheed Martin Corporation | Multi-stage linearizer |
| JP2016192590A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-10 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅モジュール |
| JP2016208305A (ja) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅モジュール |
| US9831840B2 (en) * | 2015-05-18 | 2017-11-28 | Texas Instruments Incorporated | Amplifier circuit and method for adaptive amplifier biasing |
| US9825603B2 (en) * | 2015-10-05 | 2017-11-21 | Qorvo Us, Inc. | Active drain terminated distributed amplifier |
| US9755600B1 (en) * | 2016-02-22 | 2017-09-05 | Xilinx, Inc. | Linear gain code interleaved automatic gain control circuit |
| US9520837B1 (en) * | 2016-03-09 | 2016-12-13 | Qorvo Us, Inc. | Pulse shaping biasing circuitry |
| US10097138B2 (en) * | 2016-07-26 | 2018-10-09 | Nxp Usa, Inc. | Doherty input power splitter and linearization method |
| US10320336B2 (en) * | 2016-08-23 | 2019-06-11 | Skyworks Solutions, Inc. | Output power cell for cascode amplifiers |
| ES2714387T3 (es) * | 2016-09-15 | 2019-05-28 | Knowledge Dev For Pof Sl | Amplificador de transimpedancia para comunicaciones ópticas de alta velocidad basadas en modulaciones lineales |
| US10374557B2 (en) * | 2016-10-28 | 2019-08-06 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Adaptive multiband power amplifier apparatus |
| EP3346608B1 (en) * | 2017-01-09 | 2021-05-26 | Nxp B.V. | Rf amplifier |
| US10778156B2 (en) * | 2017-06-20 | 2020-09-15 | Infineon Technologies Ag | Interstage matching network |
| US10404216B2 (en) * | 2017-08-28 | 2019-09-03 | Integrated Device Technology, Inc. | RF amplifier linearity enhancement with dynamically adjusted variable load |
| US10250197B1 (en) * | 2017-11-06 | 2019-04-02 | Nxp Usa, Inc. | Multiple-stage power amplifiers implemented with multiple semiconductor technologies |
| US10291183B1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-05-14 | Globalfoundries Inc. | Method and apparatus for using back gate biasing for power amplifiers for millimeter wave devices |
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