KR20230008713A

KR20230008713A - 안테나 어레이가 있는 전력 증폭기 제어

Info

Publication number: KR20230008713A
Application number: KR1020227037996A
Authority: KR
Inventors: 친마야 미쉬라; 부샨 샨티 아수리
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2023-01-16
Also published as: US11495890B2; CN115485978A; WO2021225709A1; BR112022021714A2; EP4147362A1; US20210351517A1

Abstract

안테나 어레이의 안테나 요소에 커플링된 전력 증폭기를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 예시적인 구현에서, 장치는 안테나 어레이의 안테나 요소 및 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 적어도 하나의 입력 노드, 안테나 요소에 커플링된 적어도 하나의 출력 노드, 및 적어도 하나의 입력 노드와 적어도 하나의 출력 노드 사이에 커플링된 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치(branch)를 포함한다. 전력 증폭 시스템은 또한, 적어도 하나의 출력 노드에 커플링된 적어도 하나의 피드백 노드, 적어도 하나의 제어 노드, 및 적어도 하나의 피드백 노드와 적어도 하나의 제어 노드 사이에 커플링된 피드백 제어 루프를 포함한다.

Description

안테나 어레이가 있는 전력 증폭기 제어

본 개시는 일반적으로 전자 디바이스들과의 무선 통신에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기(PA)를 제어하는 것에 관한 것이다.

전자 디바이스는 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰과 같은 전통적인 컴퓨팅 디바이스, 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스, 인터넷 서버 등을 포함한다. 그러나, 전자 디바이스들은 또한 개인 음성 보조기기, 온도 조절 장치 및 다른 센서들 또는 자동화된 제어기들, 로보틱스, 자동차 전자장치들, 냉장고 및 산업용 도구들과 같은 다른 기계들에 내장된 디바이스들, 사물 인터넷 (IoT) 디바이스들 등과 같은 다른 유형들의 컴퓨팅 디바이스들을 포함한다. 이러한 다양한 전자 디바이스들은 생산성, 통신, 사회적 상호 작용, 보안, 안전, 건강 관리, 원격 관리, 엔터테인먼트, 교통, 정보 보급 등에 관련된 서비스를 제공한다. 따라서, 전자 디바이스들은 현대 사회의 많은 측면에서 중요한 역할을 한다.

오늘날 상호 접속된 세계의 전자 디바이스들에 의해 제공되는 많은 서비스는 적어도 부분적으로 전자 통신에 의존한다. 전자 통신은, 예를 들어, 인터넷, Wi-Fi 네트워크, 또는 셀룰러 네트워크와 같은 하나 이상의 네트워크들을 통해 송신되는 무선 또는 유선 신호들을 사용하여 상이한 전자 디바이스들 사이에서 또는 이들 중에서 교환되는 것들을 포함한다. 따라서, 전자 통신은 무선 및 유선 송신들 및 수신들 모두를 포함한다. 이러한 전자 통신을 수행하기 위해, 전자 디바이스는 무선 트랜시버와 같은 트랜시버를 사용한다.

따라서, 전자 통신들은 2 개의 상이한 전자 디바이스들에서의 2 개의 무선 트랜시버들 사이에서 신호들을 전파함으로써 실현될 수 있다. 예를 들어, 무선 송신기를 사용하여, 스마트폰은 모바일 서비스들을 지원하기 위한 업링크 통신의 일부로서 공중 매체 (air medium) 를 통해 기지국에 무선 신호를 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 수신기를 사용하여, 스마트폰은 모바일 서비스들을 가능하게 하기 위한 다운링크 통신의 일부로서 공중 매체를 통해 기지국으로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 스마트폰으로, 모바일 서비스들은 소셜 미디어 상호작용, 전화 및 비디오 통화, 메시징, 영화 감상, 비디오 공유, 검색 수행, 지도 정보 또는 네비게이션 안내(navigational instruction) 획득, 친구 찾기, 다른 위치 기반 서비스 이용, 송금, 차 탑승과 같은 또 다른 서비스 획득 등을 포함할 수 있다.

이러한 그리고 다른 유형의 서비스를 제공하기 위해, 전자 디바이스는 통상적으로 일부 무선 표준에 따라 무선 신호를 통신하기 위해 무선 트랜시버를 사용한다. 무선 표준들의 예는 IEEE 802.11b 또는 802.11g Wi-Fi 표준 및 4 세대 (4G) 셀룰러 표준을 포함하며, 이들 양자 모두는 오늘날 스마트폰 및 다른 접속 디바이스들과 함께 사용된다. 그러나, 더 새로운 무선 표준의 생성을 통해 더 빠른 무선 네트워크를 가능하게 하기 위한 노력이 계속되고 있다. 예를 들어, 차세대 셀룰러 네트워크 및 진보된 Wi-Fi 네트워크는 상당히 더 높은 대역폭, 더 낮은 레이턴시, 및 추가적인 전자기 (EM) 스펙트럼에 대한 액세스를 제공할 것으로 예상된다. 종합하면, 이것은 더 안전한 자율주행 차량, 증강 현실 (AR) 및 다른 혼합 현실 (MR) 이미징, 온-더-고 4K 비디오 스트리밍, 사람들을 안전하게 지키고 천연 자원들을 보다 효율적으로 사용하기 위한 유비쿼터스 센서, 실시간 언어 번역 등과 같이, 흥미로운 새로운 무선 서비스들이 사용자에게 제공될 수 있다는 것을 의미한다.

이러한 새롭고 더 빠른 무선 기술을 더욱 널리 사용 가능하게 만들기 위해, 스마트폰 및 다른 전통적인 컴퓨팅 디바이스 이외에 많은 무선 디바이스들이 배치될 것이며, 이를 때때로 "사물 인터넷" (IoT) 이라고 불린다. 오늘날 무선 디바이스를 사용하는 것에 비해, 수 백억, 결국 수 조의 더 많은 디바이스들이 사물 인터넷의 도래로 인터넷에 접속될 것으로 예상된다. 이러한 IoT 디바이스들은 센서들 및 추적 태그들과 같은 작고, 저렴하며, 저전력의 디바이스들을 포함할 수도 있다. 차세대 무선 기술을 가능하게 하기 위해, IoT 디바이스 및 전자 디바이스는 일반적으로 5세대 (5G) 셀룰러 표준 및 더 새로운 Wi-Fi 표준에 따라 작동할 것이다. 그러한 디바이스들은 더 오래된 무선 표준에 따라 동작하는 그러한 디바이스들에 비해 EM 스펙트럼의 더 높은 주파수에 위치된 더 넓은 주파수 범위를 사용하는 신호로 통신할 것이다. 예를 들어, 많은 더 새로운 디바이스들은 밀리미터파 (mmWave) 주파수(예를 들어, 적어도 24 내지 300 기가헤르츠 (GHz) 의 주파수 그리고 한 자릿 수 GHz 의 주파수) 에서 작동할 것으로 예상될 것이다.

이러한 상업적 예상들을 수용하고 연관된 기술적 장애들을 극복하기 위해, 이러한 제약들 하에서 무선 통신을 가능하게 하는 물리적 컴포넌트들은 mmWave 및 다른 GHz 주파수에서 효율적으로 작동할 것으로 예상될 것이다. 전자 통신을 용이하게 하는 하나의 컴포넌트는, 무선 트랜시버 및 무선 주파수 프론트 엔드 (RFFE) 를 포함할 수 있는 무선 인터페이스 디바이스이다. 불행히도, 오늘날의 Wi-Fi 및 4G 셀룰러 표준에 따라 작동하도록 설계된 무선 인터페이스 디바이스는 내일을 위해 진화하고 있는 더 빠른 Wi-Fi 및 5G 무선 표준에는 적당하지 않다. 이러한 부적당함의 이유는 이들 진화하는 표준이 더 높은 주파수, 더 엄격한 레이턴시 요구 및 더 엄격한 재정적 제약을 수용할 것으로 예상되기 때문이다.

결과적으로, 새로운 능력 및 서비스를 제공할 수 있는 전자 디바이스들의 광범위한 배치 뿐만 아니라, 더 새로운 셀룰러 및 더 빠른 Wi-Fi 기술들의 채택을 용이하게 하기 위해, mmWave 주파수와 같은 더 높은 주파수를 다룰 수 있는 무선 인터페이스 디바이스들이 배치될 것이다. 따라서, 전자 디바이스의 전기 엔지니어 및 다른 설계자들은 5G, 더 빠른 Wi-Fi, 및 다른 더 높은 주파수 기술의 유망성이 실현되는 것을 가능하게 할 새로운 무선 인터페이스 디바이스를 개발하기 위해 노력하고 있다.

개요

5G와 같은 더 새로운 셀룰러 표준과 WiGig®와 같은 더 새로운 Wi-Fi 표준이 더 높은 주파수에서 광대역 능력을 확립하기 위해 의도된다. 이들 더 높은 주파수는 대응하는 밀리미터 크기의 파장을 갖는 주파수(예를 들어, 적어도 24-300GHz 사이의 mmWave 주파수)와 같은 기가헤르츠(GHz) 범위의 주파수를 포함한다. mmWave 주파수 및 심지어 한 자릿 수 GHz 범위의 주파수로의 무선 통신을 용이하게 하기 위해, 전자 디바이스는 신호 빔포밍을 사용할 수도 있다. 신호 빔포밍은 신호 빔을 원하는 방향으로 지향시키기 위해 안테나 어레이를 채용하는 것을 수반한다. 발신 장치로부터 목적지 장치로 신호 빔을 지향시키는 것은 목적지 장치에 도달하는데 요구되는 송신 전력의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 빔포밍을 사용하면, 공기를 통해 이동할 때 더 빨리 감쇠하는 경향이 있는 mmWave 주파수의 송신을 포함한, 전방향 송신에 비해 신호가 더 먼 거리에 전파될 수 있다.

전자 디바이스는 다수의 안테나 요소를 포함하는 안테나 어레이를 사용하여 신호 빔을 생성한다. 아래에 설명된 바와 같이, 이것은 안테나 어레이 전체와 관련된 어레이 레벨 회로, 및 안테나 요소 중 개개의 것들과 관련된 요소 레벨 회로 또는 제어 양자 모두를 낳을 수 있다. 무선 인터페이스 디바이스는 신호 송신 및 수신을 제어하기 위해 안테나 어레이에 커플링된다. 무선 인터페이스 디바이스는 어레이 레벨에서 신호의 송신 및 수신을 제어한다. 예를 들어, 무선 인터페이스 디바이스는 송신 동작의 일부로 안테나 어레이의 다수의 안테나 요소 각각에 신호를 공급하는 드라이버 증폭기에 의해 생성된 전력 레벨을 변화시킬 수 있다. 이것은 안테나 어레이의 상이한 안테나 요소에 대해 상이하게 동작할 수도 있는 무선 회로 컴포넌트에 걸쳐 실질적으로 균일하게 적용되는 어레이 레벨의 제어를 가능하게 한다.

신호 빔을 생성하기 위해, 안테나 어레이의 다수의 안테나 요소들은 무선 신호의 상이한 지연된 또는 위상 쉬프트된 버전들과 같은, 무선 신호의 상이한 버전들을 송신 또는 수신한다. 일부 아키텍처에서, 컴포넌트의 각각의 요소 레벨 체인은 안테나 어레이의 각 안테나 요소와 연관되어 각각의 무선 신호 버전을 생성한다. 따라서 각 요소 레벨 컴포넌트 체인의 개개의 물리적 컴포넌트는 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인의 그러한 물리적 컴포넌트와 비교하여 상이한 신호 생성 조건하에서 작동할 수도 있다.

요소 레벨에서 다양한 작동 특성의 존재는 무선 인터페이스 디바이스에 의해 제공되는 어레이 레벨 제어 기능성과 충돌한다. 다시 말해서, 안테나 어레이에 커플링된 회로를 제어하는 것에 대한 기존 접근 방식은 다수의 안테나 요소에 걸쳐 공동으로 회로를 제어하는 데 중점을 둔다. 이러한 중점은 상이한 안테나 요소가 상이한 작동 특성을 경험할 수 있다는 점을 간과한다. 결과적으로, 안테나 어레이를 구동하는 무선 회로는 아래에 설명된 바와 같이 손상되거나 수명이 단축될 수 있다.

이러한 어레이 레벨 대 요소 레벨 충돌을 해결하기 위해, 여기에 설명된 회로 및 기술은 요소 레벨 제어 기능성의 조치(measure)를 구현한다. 요소 레벨 제어 루프는 안테나 어레이의 각 안테나 요소에 대한 각 요소 레벨 컴포넌트 체인에 커플링될 수 있다. 작동 시, 요소 레벨 제어 루프는 연관된 요소 레벨 컴포넌트 체인의 전압 또는 전류와 같은 작동 특성을 감지한다. 예를 들어, 전력 증폭기의 출력에서의 전압은 감지된 작동 특성일 수 있다. 감지된 작동 특성을 기반으로, 요소 레벨 제어 루프는 연관된 요소 레벨 컴포넌트 체인의 작동 파라미터를 조정할 수 있다. 또한, 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인의 각각의 작동 파라미터는 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인과 무관하게 조정될 수 있다.

따라서, 각 개개의 요소 레벨 컴포넌트 체인의 회로는 개개의 요소 레벨 컴포넌트 체인이 경험하고 있는 작동 특성에 기초하여 보호될 수 있다. 또한, 어레이 레벨 제어기와 함께 요소 레벨 제어 루프를 사용할 수 있다. 일부 경우에, 각각의 전력 증폭 시스템은 안테나 어레이의 각각의 안테나 요소에 커플링되고 전력 증폭기 및 피드백 제어 루프를 포함한다. 피드백 제어 루프는 피크 검출기에 의해 감지된 전압 레벨에 기초하여 전력 증폭기의 제어 전압을 제어한다. 따라서 피드백 제어 루프는 요소 레벨 컴포넌트 체인의 하나 이상의 회로 디바이스를 보호할 수 있다. 또한, 어레이 레벨 이득 제어기는 안테나 어레이 전체의 이득을 제어할 수 있는 한편, 각 피드백 제어 루프는 전력 증폭기의 제어 전압을 제어한다. 이것은 여기에 설명된 구현에 의해 가능해지는 이중 레벨 제어 체계(scheme)의 예를 확립한다.

이러한 방식으로, 어레이 레벨 회로를 효율적으로 제어하는 어레이 레벨 제어 체계는 요소 레벨 회로를 안전하게 제어하는 요소 레벨 제어 체계와 함께 작동할 수 있다. 상이한 작동 특성을 각각 경험할 수 있는 다양한 요소 레벨 회로는 손상으로부터 회로를 보호하고 그의 작동 수명을 연장하기 위해 독립적으로 제어될 수 있다. 또한, 요소 레벨 제어에 대해 설명된 구현은 어레이 레벨 제어에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 어레이 레벨 제어 기능성에 접목될 수 있다.

예시적인 양태에서, 안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 안테나 어레이의 안테나 요소 및 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 적어도 하나의 입력 노드, 안테나 요소에 커플링된 적어도 하나의 출력 노드, 및 적어도 하나의 입력 노드와 적어도 하나의 출력 노드 사이에 커플링된 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치(branch)를 포함한다. 전력 증폭 시스템은 또한, 적어도 하나의 출력 노드에 커플링된 적어도 하나의 피드백 노드, 적어도 하나의 제어 노드, 및 적어도 하나의 피드백 노드와 적어도 하나의 제어 노드 사이에 커플링된 피드백 제어 루프를 포함한다.

예시적인 양태에서, 전력 증폭기 제어를 위한 장치가 개시된다. 장치는 안테나 어레이의 안테나 요소 및 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 적어도 하나의 입력 노드, 안테나 요소에 커플링된 적어도 하나의 출력 노드, 및 적어도 하나의 입력 노드와 적어도 하나의 출력 노드 사이에 전파하는 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 또한 적어도 하나의 피드백 노드, 증폭 수단에 제어 전압을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 제어 노드, 및 적어도 하나의 제어 노드를 사용하여 적어도 하나의 피드백 노드에 존재하는 전압 레벨을 제어하기 위한 피드백 수단을 포함한다.

예시적인 양태에서, 안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기를 제어하는 방법이 개시된다. 방법은 입력 신호를 전력 증폭기 브랜치에 제공하는 단계 및 출력 신호를 생성하기 위해 전력 증폭기 브랜치에 의해 입력 신호를 증폭하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 전력 증폭기 브랜치로부터 피드백 신호를 획득하는 단계 및 피드백 신호 및 임계값에 기초하여 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 제어 신호에 기초하여 전력 증폭기 브랜치의 제어 전압을 조정하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 출력 신호를 안테나 어레이의 안테나 요소에 커플링하는 단계를 더 포함한다.

예시적인 양태에서, 안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기를 제어하기 위한 장치가 개시된다. 장치는 제 1 바이어스 전압 노드, 제 2 바이어스 전압 노드, 플러스 입력 노드, 마이너스 입력 노드, 플러스 출력 노드, 및 마이너스 출력 노드를 포함한다. 장치는 또한 제 1 플러스 트랜지스터, 제 1 마이너스 트랜지스터, 제 2 플러스 트랜지스터, 및 제 2 마이너스 트랜지스터를 포함한다. 제 1 플러스 트랜지스터는 소스 단자, 드레인 단자 및 게이트 단자를 포함한다. 제 1 플러스 트랜지스터의 소스 단자는 접지 노드에 커플링되고, 게이트 단자는 플러스 입력 노드 및 제 1 바이어스 전압 노드에 커플링된다. 제 1 마이너스 트랜지스터는 소스 단자, 드레인 단자 및 게이트 단자를 포함한다. 제 1 마이너스 트랜지스터의 소스 단자는 접지 노드에 커플링되고, 게이트 단자는 마이너스 입력 노드 및 제 1 바이어스 전압 노드에 커플링된다. 제 2 플러스 트랜지스터는 소스 단자, 드레인 단자 및 게이트 단자를 포함한다. 제 2 플러스 트랜지스터의 소스 단자는 제 1 플러스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링되고, 드레인 단자는 플러스 출력 노드에 커플링되며, 게이트 단자는 제 2 바이어스 전압 노드에 커플링된다. 제 2 마이너스 트랜지스터는 소스 단자, 드레인 단자 및 게이트 단자를 포함한다. 제 2 마이너스 트랜지스터의 소스 단자는 제 1 마이너스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링되고, 드레인 단자는 마이너스 출력 노드에 커플링되며, 게이트 단자는 제 2 바이어스 전압 노드에 커플링된다. 장치는 전력 증폭기 제어기를 더 포함한다. 전력 증폭기 제어기는 제 1 바이어스 전압 노드 또는 제 2 바이어스 전압 노드 중 적어도 하나에 커플링된다. 전력 증폭기 제어기는 플러스 피크 검출기와 마이너스 피크 검출기를 포함한다. 플러스 피크 검출기는 제 2 플러스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링되고 플러스 피크 값을 검출하도록 구성된다. 마이너스 피크 검출기는 제 2 마이너스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링되고 마이너스 피크 값을 검출하도록 구성된다. 전력 증폭기 제어기는 플러스 피크 값 및 마이너스 피크 값에 기초하여 제 1 바이어스 전압 노드 또는 제 2 바이어스 전압 노드 중 적어도 하나에 인가되는 제어 전압을 조정하도록 구성된다.

도 1은 피드백 제어 루프를 갖는 적어도 하나의 전력 증폭 시스템(PAS)을 포함하는 무선 주파수(RF) 프론트 엔드를 갖는 무선 인터페이스 디바이스를 갖는 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 환경을 예시한다.
도 2 는 통신 프로세서 및 적어도 하나의 전력 증폭 시스템을 갖는 RF 프론트 엔드를 포함하는 예시적인 무선 인터페이스 디바이스에 커플링된 안테나 어레이를 예시한다.
도 3은, 전력 증폭 시스템의 일부일 수 있는 전력 증폭기를 각각 포함하는, 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인을 포함하는 예시적인 RF 프론트 엔드에 커플링된 안테나 어레이를 예시한다.
도 4a는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인에 커플링된 안테나 어레이를 포함하는 예시적인 어레이 레벨 아키텍처 및 예시적인 어레이 레벨 피드백 제어 루프를 예시한다.
도 4b는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인에 커플링된 안테나 어레이를 포함하는 다른 예시적인 어레이 레벨 아키텍처 및 드라이버 증폭기에 커플링된 예시적인 어레이 레벨 이득 제어기를 예시한다.
도 5는 전력 증폭기 및 피크 검출기가 있는 전력 증폭기 제어기를 갖는 피드백 제어 루프를 포함하는 예시적인 전력 증폭 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 6은 예시적인 어레이 레벨 제어 체계와 함께 작동할 수 있는 예시적인 전력 증폭기를 예시하는 회로도이다.
도 7은 전력 증폭기 제어기를 포함하는 예시적인 요소 레벨 제어 체계와 함께 작동할 수 있는 예시적인 전력 증폭기를 예시하는 회로도이다.
도 8은 임계값에 기초하여 제어 신호를 제공하는 피드백 로직에 커플링된 적어도 하나의 피크 검출기를 갖는 예시적인 전력 증폭기 제어기를 예시하는 개략도이다.
도 9 은 예시적인 피크 검출기를 예시하는 회로도이다.
도 10은 안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기를 제어하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름도이다.

상세한 설명

4G 셀룰러 및 기존의 Wi-Fi 네트워크들과 비교하여, 차세대 네트워크들은 더 높은 전자기 (EM) 주파수들을 활용한다. 이러한 더 높은 EM 주파수들은 EM 스펙트럼의 대략 24 내지 300 기가헤르츠 (GHz) 에 걸쳐 있을 수 있는 밀리미터파 (mmWave) 주파수들을 포함한다. 차세대 네트워크의 예로는 5G 셀룰러 네트워크 및 Wi-Gig® Wi-Fi 네트워크가 있다. mmWave 주파수에서 작동할 수 있는 다른 기술은 5G NR-SS(5G New Radio Spectrum Sharin) 및 WirelessHD®를 포함한다.

더 높은 주파수는 더 높은 대역폭과 더 낮은 레이턴시를 제공할 수 있지만, 더 높은 주파수는 또한 기술적 어려움을 야기한다. 예를 들어, 더 높은 주파수에서 송신된 신호는 대기에 의해 더 빨리 감쇠되므로 주어진 전력 레벨에서 고유 범위(intrinsic range)가 더 짧다. 자연적으로 더 짧은 전파 거리들을 고려하기 위해, 신호들은 더 효율적인 전력으로 특정 타겟을 향해 신호를 보내는 신호 빔들을 통해 송신될 수 있으며, 이는 안테나 빔포밍 또는 신호 빔포밍이라 불린다. 안테나 빔포밍을 사용하면, 주어진 전력 레벨에서의 송신이 전방향으로 송신되는 신호에 비해 신호 빔으로서 더 멀리 이동할 수 있다.

따라서, 예를 들어 5G 셀룰러 및 mmWave Wi-Fi에 따라 작동하는 전자 디바이스는 안테나 빔포밍을 활용하여 신호를 수신 디바이스를 향해 보낼 수 있다. 전자 디바이스의 무선 인터페이스 디바이스는 빔포밍된 통신을 위한 신호 빔을 생성하는 역할을 적어도 부분적으로 담당한다. 송신 신호 빔을 형성하기 위해, 무선 인터페이스 디바이스는 안테나 어레이를 사용하여 송신 신호의 다수의 버전들을 발하며, 여기서 이들 버전 각각은 다른 버전에 대하여 수정된다. 상이한 신호 버전들을 생성하기 위한 신호 수정은 상이한 양만큼 증폭되는 것 또는 서로에 대해 위상 시프트되는 것 (예를 들어, 상이한 시간 지속시간만큼 서로에 상대적으로 지연되는 것) 을 포함할 수 있다.

이러한 신호 수정으로 인해 신호 버전이 신호 전파 동안 보강적으로 그리고 상쇄적으로 결합된다. 보강적 EM 신호 결합의 영역들은 안테나 빔포밍을 사용하지 않고서 발해지는 신호에 비해 상대적으로 더 먼 거리에서 수신될 수 있는 신호 빔을 생성한다. 빔포밍 기법을 갖는 통신 신호를 수신하는 것은 타겟 방향을 따라 수신된 신호 빔을 재구성하기 위해 상이한 수신된 신호 버전들을 프로세싱함으로써 역 방식으로 작동한다. 안테나 빔포밍이 여기서 부분적으로 mmWave 시그널링에 관하여 설명되지만, 빔포밍 및 설명된 전력 증폭기 제어 구현은 다른 EM 주파수에 적용 가능하다.

안테나 빔포밍에서 일반적으로, 각각의 신호 버전을 전자 디바이스의 안테나 어레이의 각각의 안테나 요소에 제공하거나 또는 이로부터 받는다. 안테나 어레이의 상이한 안테나 요소들 중 각각의 것들에 대응하는 상이한 신호 버전들을 수정하기 위해, 안테나 어레이에 커플링된 무선 인터페이스 디바이스는 다수의 안테나 요소들 중의 각각의 개별 안테나 요소에 대해 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 중 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인을 포함할 수도 있다. 전자 디바이스는 또한 전자 디바이스의 상이한 측들로부터의 신호 빔들을 지향시키기 위해 다수의 안테나 요소들을 각각 갖는 다수의 안테나 어레이들을 포함할 수도 있다.

다수의 안테나 요소를 갖는 주어진 안테나 어레이에 대해, 무선 신호 디바이스는 어레이 레벨 제어 회로를 포함할 수도 있다. 어레이 레벨 제어 회로는 다수의 안테나 요소 중 적어도 하나의 안테나 요소와 관련된 작동 특성을 획득한다. 어레이 레벨 제어 회로는 안테나 어레이의 다수의 안테나 요소에 걸쳐 적어도 하나의 작동 파라미터를 공동으로 제어한다. 예를 들어, 어레이 레벨 제어 회로가 작동 파라미터를 변화시키면, 각 안테나 요소-또는 이에 커플링된 무선 회로-가 영향을 받는다.

대조적으로, 요소 레벨 제어 회로는 안테나 어레이의 개개의 안테나 요소에 커플링된 연관된 요소 레벨 컴포넌트 체인의 적어도 하나의 작동 파라미터를 제어한다. 요소 레벨 제어 회로는 연관된 요소 레벨 컴포넌트 체인과 관련된 감지된 작동 특성에 기초하여 요소 레벨 작동 파라미터를 조정할 수 있다. 일반적으로, 하나의 요소 레벨 컴포넌트 체인에서 요소 레벨 작동 파라미터를 조정하는 것은 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인, 심지어 동일한 안테나 어레이의 것들에 큰 영향을 미치지 않는다.

각 요소 레벨 컴포넌트 체인이 안테나 어레이의 다수의 안테나 요소 중 각각의 안테나 요소에 커플링된 각각의 전력 증폭기를 포함하는 예를 고려한다. 전력 증폭기는 캐스코드 구성의 차동 증폭기를 위한 4개의 트랜지스터와 같은 다수의 트랜지스터 디바이스를 포함할 수 있다. 적어도 캐스코드 트랜지스터 디바이스는 작동 중에 발생하는 고전압 정재파 비(VSWR) 조건으로 인해 고장 또는 가속된 노화를 경험할 수 있다. 지정된 최대 전압 레벨을 초과하는 일부 전압은 어레이 레벨 제어 기술을 사용하여 부분적으로 제어될 수 있다.

예를 들어, 전력 커플러는 안테나 요소에 근접한 신호에 전자기적으로 커플링되고 그 커플링된 신호를 전력 검출기에 제공할 수 있다. 전력 검출기는 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인에 커플링된 각각의 안테나 요소에 대해 각각의 전력 레벨을 결정한다. 어레이 레벨 제어기는 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인에 대한 각각의 전력 레벨을 받고 어레이 레벨 작동 파라미터를 조정한다. 예를 들어, 어레이 레벨 제어기는 무선 주파수 이득 인덱스(RGI) 제어기를 실현하기 위해 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인 각각에 신호를 제공하는 드라이버 증폭기의 이득을 조정할 수 있다. RGI 제어기는 각 요소 레벨 컴포넌트 체인의 전력 증폭기 회로에 대해 최대 허용 가능 전력 레벨을 갖는 목적지(destination)에 도달하도록 요청된 전력 레벨의 균형을 맞추려고 시도할 수 있다. 이러한 방식으로, 어레이 레벨 제어기는 드라이버 증폭기와 같은 어레이 레벨 컴포넌트를 사용하여 다수의 전력 증폭기에 보호 및 효율의 조치를 제공할 수 있다.

작동 시, 각 요소 레벨 컴포넌트 체인은 동일한 작동 특성을 경험하지 않는다. 예를 들어, 상이한 빔스티어링 방향에 대한 상이한 스캔 각도는 다양한 방식으로 다양한 전력 증폭기에 영향을 준다. 일부 경우에, 단일 안테나 어레이에 커플링된 상이한 전력 증폭기는 빔스티어링으로 인해 상이한 전압 레벨을 경험할 수 있다. 안테나 어레이의 상이한 안테나 요소 사이에는 유한한 전자기 커플링(coupling)이 있으며 이 커플링으로 인해 시그널링의 일부가 요소 레벨 컴포넌트 체인의 회로에 다시 반사된다. 이들 체인의 전력 증폭기와 관련하여, 전계 효과 트랜지스터(FET)의 드레인은 다른 안테나 요소로부터의 반사로 인해 예측할 수 없거나 알지 못하는 보강 및 상쇄 신호 결합을 경험할 수 있다. 이들 다수의 신호는 보강적으로 결합하여 FET 디바이스를 손상시키기에 충분히 높은 FET 드레인에서의 전압 레벨을 생성할 수도 있다.

또한, 요소 레벨 컴포넌트 체인의 전력 증폭기는 변압기(transformer)를 통해 안테나 요소에 커플링될 수도 있다. 변압기는 전력 증폭기에서의 차동 시그널링과 안테나 요소에서의 단일 엔드(single-ended) 시그널링 사이에 변환하는 발룬(balun) 의 역할을 할 수 있고, 안테나 요소를 전기적으로 절연할 수 있는 등이다. 그러나, 변압기는 또한, 특정 주파수, 특히 신호 고조파의 더 높은 주파수에서 신호를 감쇠하는 필터로서 기능할 수 있다. 이러한 커플링 변압기로 인해, 안테나 요소에서의 전압 레벨은 전력 증폭기의 FET 드레인의 전압 레벨을 추적하지 않을 수 있다. 다시 말해서, FET의 드레인에서 전압의 진폭은 드레인과 안테나 요소 사이에 커플링된 하나 이상의 컴포넌트에 의해 마스킹될 수도 있으며, 이는 전력 커플러가 배치될 가능성이 있는 곳이다. 변압기는 전력 증폭기에 의해 생성된 더 높은 차수의 고조파를 필터링하기 때문에, 안테나 요소에서의 전압 레벨 대 전력 증폭기에서의 전압 레벨의 발산은 주파수가 증가할수록 더 커진다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 요소 레벨 제어 체계가 구현될 수 있다. 요소 레벨 제어 체계는 각 요소 레벨 컴포넌트 체인에 사용될 수 있다. 어레이 레벨 제어 체계는 또한, 요소 레벨 제어 체계와 함께 사용되어 이중 레벨 제어 체계를 실현할 수 있다. 각 요소 레벨 제어기는 대응하는 요소 레벨 컴포넌트 체인의 작동을 실질적으로 독립적으로 제어할 수 있다. 이 독립적인 제어는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인에 의해 경험되는 작동 특성의 요소 레벨 차이를 수용할 수 있다. 예를 들어, 요소 레벨 제어기는 FET를 보호하기 위해 전력 증폭기의 FET 드레인에서 전압 레벨을 제어할 수 있다.

예시적인 구현에서, 요소 레벨 컴포넌트 체인은 안테나 요소에 커플링되고 전력 증폭 시스템을 포함한다. 전력 증폭 시스템은 전력 증폭기 및 피드백 제어 루프를 포함한다. 전력 증폭기는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고, 피드백 제어 루프는 적어도 하나의 피크 검출기를 포함한다. 변압기가 트랜지스터와 안테나 요소 사이에 커플링된다. 피드백 제어 루프는 요소 레벨 피드백 제어 루프로서 기능한다. 전력 증폭기가 경험하고 있는 전압 레벨을 감지하기 위해, 요소 레벨 피드백 제어 루프는 전력 증폭기의 출력과 변압기의 입력 사이의 요소 레벨 컴포넌트 체인으로 탭(tap)할 수 있다. 피크 검출기는 탭 지점(tap point)에서 전압 레벨을 검출한다. 이러한 방식으로, 피드백 제어 루프는 고조파 주파수에 대한 변압기의 필터링 효과를 "바이패스"할 수 있고 전력 증폭기의 출력에서 전압을 보다 정확하게 감지할 수 있다.

따라서, 작동 시, 요소 레벨 피드백 제어 루프의 피크 검출기는 전력 증폭기의 출력에서 경험되는 피크 전압을 검출할 수 있다. 피드백 제어 루프는 검출된 피크 전압과 임계 전압을 비교한다. 검출된 피크 전압이 임계 전압과 일치하지 않으면(예를 들어, 임계 전압을 초과하면), 피드백 로직은 전력 증폭기의 제어 전압을 조정하기 위해 제어 신호를 생성한다. 제어 전압의 예는 전력 증폭기의 적어도 하나의 트랜지스터에 대한 바이어스 전압 및 전력 증폭기에 대한 공급 전압을 포함한다. 따라서 요소 레벨 피드백 제어 루프는 전력 증폭기의 트랜지스터 디바이스를 보호하기 위해 전력 증폭기의 출력에서 경험되는 피크 전압을 감소시킬 수 있다.

이 요소 레벨 제어 체계는 또한, 안테나 어레이의 각 안테나 요소의 각 요소 레벨 컴포넌트 체인에 대해 실질적으로 독립적으로 적용될 수 있다. 한편, 어레이 레벨 제어 체계는 안테나 어레이 전체에 대한 적어도 일부 제어를 제공하기 위해 어레이 레벨에서 계속 작동할 수 있다. 이러한 방식으로, 회로 디바이스의 요소 레벨 보호가 구현될 수 있는 한편, RGI 체계를 통한 송신 전력 제어와 같은 어레이 레벨 제어 기능이 요소 레벨 피드백 제어를 수용하기 위한 상당한 수정 없이 계속되도록 허용된다.

도 1은 적어도 하나의 전력 증폭 시스템(PAS)을 포함하는 무선 주파수(RF) 프론트 엔드(128)를 갖는 무선 인터페이스 디바이스(120)를 갖는 전자 디바이스(102)를 포함하는 예시적인 환경(100)을 예시한다. 전력 증폭 시스템(130)은 적어도 하나의 전력 증폭기(132) 및 적어도 하나의 피드백 제어 루프(134)를 포함한다. 환경 (100) 에서, 예시적인 전자 디바이스 (102) 는 무선 링크 (106) 를 통해 기지국 (104) 과 통신한다. 도 1 에서, 전자 디바이스 (102) 는 스마트폰으로 도시된다. 그러나, 전자 디바이스 (102) 는 셀룰러 기지국, 광대역 라우터, 액세스 포인트, 셀룰러 또는 모바일 폰, 게임 디바이스, 내비게이션 디바이스, 미디어 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 네트워크-부착 저장 (NAS) 디바이스, 스마트 어플라이언스, 차량-기반 통신 시스템, 사물 인터넷 (IoT) 디바이스, 센서 또는 보안 디바이스, 자산 추적기, 피트니스 관리 디바이스, 지능형 안경 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스, 무선 전력 디바이스 (송신기 또는 수신기), 의료 디바이스 등과 같은 임의의 적합한 컴퓨팅 또는 다른 전자 디바이스로서 구현될 수도 있다.

기지국 (104) 은 무선 링크 (106) 를 통해 전자 디바이스 (102) 와 통신하며, 이는 통신 신호를 나르는 임의의 적합한 유형의 무선 링크로서 구현될 수도 있다. 셀룰러 무선 네트워크의 기지국 타워로서 도시되지만, 기지국 (104) 은 위성, 지상 브로드캐스트 타워, 액세스 포인트, 피어-투-피어 디바이스, 메시 네트워크 노드, 광섬유 라인, 일반적으로 전술한 바와 같은 다른 전자 디바이스 등과 같은 다른 디바이스를 나타내거나 또는 이들로서 구현될 수도 있다. 따라서, 전자 디바이스 (102) 는 유선 접속, 무선 접속, 또는 이들의 조합을 통해 기지국 (104) 또는 다른 디바이스와 통신할 수도 있다.

무선 링크 (106) 는 전자 디바이스 (102) 와 기지국 (104) 사이에서 연장된다. 무선 링크 (106) 는 기지국 (104) 으로부터 전자 디바이스 (102) 로 통신되는 데이터 또는 제어 정보의 다운링크 및 전자 디바이스 (102) 로부터 기지국 (104) 으로 통신되는 다른 데이터 또는 제어 정보의 업링크를 포함할 수 있다. 무선 링크 (106) 는 임의의 적절한 통신 프로토콜 또는 표준을 사용하여 구현될 수도 있다. 이러한 프로토콜들 및 표준들의 예로는 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 표준, 예컨대 LTE (Long-Term Evolution), 4G (4th Generation), 또는 5G (5th Generation) 셀룰러 표준; Wi-Fi 6 을 포함하는 IEEE 802.11 표준, 예컨대 802.11g, ac, ax, ad, aj, 또는 ay 표준; IEEE 802.16 표준(예컨대, WiMAX^TM); 블루투스™ 표준 등을 포함한다. 일부 구현들에서, 무선 링크 (106) 는 무선으로 전력을 제공할 수도 있고, 전자 디바이스 (102) 또는 기지국 (104) 은 전원을 포함할 수도 있다.

도시된 바와 같이, 전자 디바이스 (102) 는 적어도 하나의 애플리케이션 프로세서 (108) 및 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체 (110) (CRM 110) 를 포함한다. 애플리케이션 프로세서 (108) 는 CRM (110) 에 의해 저장된 프로세서 실행가능 명령들 (예를 들어, 코드) 을 실행하도록 구성된, 중앙 프로세싱 유닛 (CPU) 또는 멀티-코어 프로세서와 같은 임의의 타입의 프로세서를 포함할 수도 있다. CRM (110) 은 휘발성 메모리 (예를 들어, 랜덤 액세스 메모리 (RAM)), 비휘발성 메모리 (예를 들어, 플래시 메모리), 광학 매체, 자기 매체 (예를 들어, 디스크 또는 테이프) 등과 같은 임의의 적합한 유형의 데이터 저장 매체를 포함할 수도 있다. 본 개시의 맥락에서, CRM (110) 은 명령들 (112), 데이터 (114), 및 전자 디바이스 (102) 의 다른 정보를 저장하도록 구현되고, 따라서 CRM (110) 은 일시적인 전파 신호들 또는 반송파들을 포함하지 않는다.

전자 디바이스 (102) 는 또한 하나 이상의 입력/출력 포트들 (116) (I/O 포트들 (116)) 또는 적어도 하나의 디스플레이 (118) 를 포함할 수도 있다. I/O 포트들 (116) 은 다른 디바이스들, 네트워크들 또는 사용자들과의 데이터 교환 또는 상호작용을 가능하게 한다. I/O 포트들 (116) 은 직렬 포트 (예컨대, 범용 직렬 버스 (USB) 포트), 병렬 포트, 오디오 포트, 적외선 (IR) 포트, 카메라 또는 다른 센서 포트 등을 포함할 수도 있다. 디스플레이 (118) 는 오퍼레이팅 시스템, 프로그램, 또는 애플리케이션과 연관된 사용자 인터페이스와 같이, 전자 디바이스 (102) 에 의해 생성되는 하나 이상의 그래픽 이미지들을 제시하는 디스플레이 스크린 또는 프로젝션으로서 실현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디스플레이 (118) 는 전자 디바이스 (102) 의 그래픽 콘텐츠가 통신되거나 제시되는 디스플레이 포트 또는 가상 인터페이스로서 구현될 수도 있다.

전자 디바이스 (102) 는 적어도 하나의 무선 인터페이스 디바이스 (120) 및 적어도 하나의 안테나 어레이 (122) 를 더 포함한다. 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 무선 링크 (106) 와 유사하거나 상이하게 구성될 수도 있는 무선 링크를 통해 각각의 네트워크들 및 피어 디바이스들에 대한 접속성을 제공한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전자 디바이스 (102) 는 유선 로컬 영역 네트워크 (LAN), 인트라넷, 또는 인터넷을 통해 통신하기 위한 이더넷 또는 광섬유 트랜시버와 같은 유선 인터페이스 디바이스(미도시)를 포함할 수도 있다. 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 무선 LAN (WLAN), 무선 개인 영역 네트워크 (PAN) (WPAN), 피어-투-피어 (P2P) 네트워크, 메시 네트워크, 셀룰러 네트워크, 무선 광역 네트워크 (WAN) (WWAN), 및/또는 내비게이션 네트워크 (예를 들어, 북아메리카의 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 또는 다른 위성 포지셔닝 시스템 (SPS) 또는 글로벌 내비게이션 위성 시스템 (GNSS)) 와 같은 임의의 적합한 타입의 무선 네트워크를 통한 통신을 용이하게 할 수도 있다. 예시적인 환경 (100) 의 맥락에서, 전자 디바이스 (102) 는 무선 인터페이스 디바이스 (120) 를 통해 기지국 (104) 과 양방향으로 다양한 데이터 및 제어 정보를 통신할 수 있다. 그러나, 전자 디바이스 (102) 는 또한 또는 대신에 다른 피어 디바이스들, 대안적인 무선 네트워크 등과 직접 통신할 수도 있다.

도시된 바와 같이, 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 적어도 하나의 통신 프로세서 (124), 적어도 하나의 트랜시버 (126), 및 적어도 하나의 RF 프론트 엔드 (128)(RFFE 128) 를 포함한다. 이들 컴포넌트들은 안테나 어레이 (122) 를 통해 전자 디바이스 (102) 에 대한 정보를 통신하는 것과 연관된 데이터 정보, 제어 정보, 및 신호들을 처리한다. 통신 프로세서 (124) 는 전자 디바이스 (102) 의 데이터, 음성, 메시징, 또는 다른 애플리케이션들을 위한 디지털 통신 인터페이스를 가능하게 하는 시스템-온-칩 (SoC), 모뎀 베이스밴드 프로세서, 또는 베이스밴드 라디오 프로세서 (BBP) 의 적어도 일부로서 구현될 수도 있다. 통신 프로세서 (124) 는 송신을 위해 데이터를 인코딩 및 변조하고 수신된 데이터를 복조 및 디코딩하기 위해 디지털 신호 프로세서 (DSP) 또는 하나 이상의 신호 프로세싱 블록들 (미도시) 을 포함한다. 추가적으로, 통신 프로세서 (124) 는 또한 다양한 통신 프로토콜들 또는 통신 기술들, 이를테면 안테나 빔포밍을 구현하기 위해 트랜시버 (126), RF 프론트 엔드 (128) 및 무선 인터페이스 디바이스 (120) 의 다른 컴포넌트들의 양태들 또는 동작을 관리 (예를 들어, 제어 또는 구성) 할 수도 있다.

일부 경우들에서, 애플리케이션 프로세서 (108) 및 통신 프로세서 (124) 는 SoC 와 같은 하나의 모듈 또는 집적 회로 (IC) 로 결합될 수 있다. 여하튼, 애플리케이션 프로세서 (108) 또는 통신 프로세서 (124) 는 전자 디바이스 (102) 의 다른 컴포넌트들의 제어 또는 이들과의 다른 상호작용을 가능하게 하기 위해, CRM (110) 또는 디스플레이 (118) 와 같은 하나 이상의 다른 컴포넌트들에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 따라서, 동작적 커플링은 컴포넌트들이 함께 기능을 수행하거나 또는 본 명세서에 설명된 바와 같이 동작하는 것을 가능하게 할 수 있다. 통신 프로세서 (124) 는 또한 데이터 및 프로세서-실행가능 명령들 (예를 들어, 코드) 을 저장하기 위해 CRM (110) 과 같은 메모리 (별도로 도시되지 않음) 를 포함할 수도 있다.

별개의 개략적인 블록들을 사용하여 도 1 에 예시된 다양한 컴포넌트들은 상이한 별개의 방식들로 제조 또는 패키징될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 물리적 모듈은 RF 프론트 엔드 (128) 의 컴포넌트들 및 트랜시버 (126) 의 컴포넌트들 중 일부를 포함할 수도 있고, 다른 물리적 모듈은 통신 프로세서 (124) 를 트랜시버 (126) 의 나머지 컴포넌트들과 결합할 수도 있다. 추가적으로, 적어도 하나의 안테나 어레이 (122) 는 안테나 모듈 로서 RF 프론트 엔드 (128) 의 적어도 일부 컴포넌트들과 함께 패키징될 수도 있다. 또한, 전자 디바이스 (102) 는 다수의 이러한 안테나 모듈들을 포함할 수도 있고, 이에 의해 전자 디바이스 (102) 의 하우징 내에 적어도 하나의 RF 프론트 엔드 (128) 의 다양한 물리적 컴포넌트들을 공간적으로 분배할 수도 있다.

트랜시버 (126) 는 필터링, 증폭, 채널화 및 주파수 변환을 위한 회로 및 로직을 포함할 수 있다. 주파수 변환은 단일 변환 동작 (예를 들어, 직접 변환 아키텍처) 에서 또는 다수의 변환 동작들 (예를 들어, 슈퍼헤테로다인 아키텍처) 을 통해 수행되는 주파수의 상향 변환 또는 하향 변환을 포함할 수도 있다. 트랜시버 (126) 는 안테나 어레이 (122) 를 통해 송신 또는 수신되는 신호들을 라우팅 및 컨디셔닝하기 위해 필터들, 스위치들, 증폭기들, 믹서들 등을 포함할 수 있다. 명시적으로 도시되지 않았지만, 무선 인터페이스 디바이스 (120) 는 또한 아날로그 신호들과 디지털 신호들 사이에서 변환하기 위해 디지털-아날로그 컨버터 (DAC) 또는 아날로그-디지털 컨버터 (ADC) 를 포함할 수 있다. DAC 또는 ADC 는 통신 프로세서 (124) 의 일부로서, 트랜시버 (126) 의 일부로서, 또는 이들 모두와 별개로 구현될 수 있다.

트랜시버 (126) 의 컴포넌트들 또는 회로는 결합된 트랜시버 로직과 같은 임의의 적절한 방식으로 또는 각각의 송신기 및 수신기 엔티티들로서 개별적으로 구현될 수 있다. 일부 경우들에서, 트랜시버 (126) 는 각각의 송신 및 수신 동작들 (예를 들어, 각각, 별개의 송신 및 수신 체인들) 을 구현하기 위해 다수의 또는 상이한 섹션들로 구현된다. 트랜시버 (126) 는 또한 합성, 위상 보정, 변조, 복조 등과 같은 동위상/직교 (I/Q) 동작들을 수행하기 위한 로직을 포함할 수도 있다.

일반적으로, RF 프론트 엔드 (128) 는 안테나 어레이 (122) 를 통해 수신된 신호들을 컨디셔닝하기 위한 또는 안테나 어레이 (122) 를 통해 송신될 신호들을 컨디셔닝하기 위한 하나 이상의 필터들, 스위치들 또는 증폭기들을 포함한다. 도시된 바와 같이, RF 프론트 엔드 (128) 는 적어도 하나의 전력 증폭 시스템 (130) (PAS 130) 을 포함한다. RF 프론트--엔드 (128) 는 또한 피크 검출기(136), 전력 미터, 이득 제어 블록, 안테나 튜닝 회로, N-플렉서, 발룬 등과 같은 다른 RF 센서들 및 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 전력 증폭 시스템 (130) 과 같은, RF 프론트 엔드 (128) 의 구성가능한 컴포넌트들은, 상이한 주파수 대역들로, 또는 안테나 빔포밍을 사용하여, 다양한 모드들에서의 통신을 구현하기 위해 통신 프로세서 (124) 에 의해 제어될 수도 있다. 전력 증폭 시스템 (130) 이 RF 프론트 엔드 (128) 의 일부인 것으로 도시되지만, 전력 증폭 시스템 (130) 의 설명된 구현들은 대안적으로 무선 인터페이스 디바이스 (120) 의 다른 부분들에서 또는 일반적으로 전자 디바이스 (102) 의 다른 부분들에서 일반적으로 채용될 수 있다.

예시적인 구현들에서, 전력 증폭 시스템(130)은 적어도 하나의 전력 증폭기(132) 및, 적어도 하나의 피크 검출기(136) 를 포함하는, 적어도 하나의 피드백 제어 루프(134)를 포함한다. 전력 증폭기(132)는 안테나 어레이(122)를 통해 송신될 신호를 증폭하거나 이의 진폭을 증가시킨다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 피크 검출기(136)는 전력 증폭기(132)의 전압 레벨과 같은 적어도 하나의 작동 특성을 감지한다. 피드백 제어 루프(134)는 감지된 작동 특성에 기초하여 전력 증폭기(132)의 바이어스 또는 공급 전압과 같은 적어도 하나의 작동 파라미터를 조정한다. 피드백 제어 루프(134)는 요소 레벨 컴포넌트 체인에 대응하는 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)로서 실현될 수 있으며, 그 예는 도 3, 도 4a 및 도 4b 에 도시되어 있다.

일부 구현들에서, 안테나 어레이 (122) 는 다수의 안테나 요소들을 포함하는 적어도 하나의 안테나 어레이로서 구현된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "안테나" 는 문맥에 따라, 적어도 하나의 안테나 어레이 또는 적어도 하나의 안테나 요소를 지칭할 수 있다. 안테나 빔포밍의 면에서 무선 인터페이스 디바이스(120) 및 안테나 어레이(122)의 추가적인 양태가 도 2를 참조하여 다음에 설명된다. 그 후, RF 프론트 엔드(128)의 일부인 요소 레벨 컴포넌트 체인의 예시적인 구현들이 도 3을 참조하여 설명된다. 어레이 레벨 개념은 도 4a- 및 도 4b를 참조하여 설명된다. 다음으로, 요소 레벨 제어 체계뿐만 아니라 전력 증폭 시스템(130)의 예시적인 구현이 도 5로 시작해서 설명된다.

도 2는 200에서 일반적으로 무선 인터페이스 디바이스(120)의 예시적인 구현에 커플링된 안테나 어레이(122)를 예시한다. 무선 인터페이스 디바이스(120)는 통신 프로세서(124), 트랜시버(126) 및, 적어도 하나의 전력 증폭 시스템(130)(PAS 130)을 갖는, RF 프론트- 엔드(128)를 포함한다. 예시적인 신호 흐름 방향 (202) 은 양방향적으로 도시된다. 따라서, 신호들은 송신 및 수신 신호들 양자 모두를 수용하기 위해 무선 인터페이스 디바이스 (120) 를 가로질러 양 방향으로 흐를 수 있다. 그러나, 전력 증폭 시스템(130)과 같은 특정 부분 또는 컴포넌트는 단방향적으로 구현될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 통신 프로세서 (124) 는 트랜시버 (126) 에 커플링되고, 트랜시버 (126) 는 RF 프론트 엔드 (128) 에 커플링된다. 명시적으로 도시되지는 않았지만, 통신 프로세서(124)는, 애플리케이션 프로세서(108), CRM(110), 또는 디스플레이(118)와 같은, 도 1의 전자 디바이스(102)의 다른 컴포넌트들에 커플링될 수 있다.

동작시, 안테나 어레이 (122) 는 적어도 하나의 무선 신호 (206) 를, 송신을 위해 발산하거나 또는 수신을 위해 감지한다. 안테나 빔포밍으로, 무선 신호 (206) 는 적어도 하나의 신호 빔 (208) 을 통해 송신 또는 수신될 수 있다. 따라서, 빔스티어링을 사용하여, 무선 신호 (206) 는 무선 통신 방향성을 제공하기 위해 적어도 하나의 각도 (204) 에 대해 송신 또는 수신될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 예를 들어 위상 어레이 기술을 사용하여, RF 프론트 엔드(128)의 각 위상 시프터(예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같음)는 위상 시프터를 통해 전파하는 신호 버전의 위상을 시프트시킨다. 전파 신호는 무선 신호(206)로서 이전에 수신될 수 있거나 또는 무선 신호(206)로서 송신을 위해 타겟화될 수 있다. 전력 증폭 시스템(130)과 관련하여, 위상 시프터는 신호 버전의 위상을 이동시키고 이것은 다음으로 전력 증폭 시스템(130)의 전력 증폭기(도 2에 도시되지 않음)에 의해 증폭된다.

전력 증폭 시스템 (130) 에 의해 증폭될 신호 버전의 신호 이득의 양은 적어도 하나의 제어 신호 (210) 를 사용하여 통신 프로세서 (124) 에 의해 제어될 수 있다. 통신 프로세서(124)는 RF 프론트-엔드(128)에서 또는 안테나 어레이(122)에 근접하게 검출된 전력 레벨에 응답하여 제어 신호(210)를 생성할 수 있다. 통신 프로세서(124)는 또한 타겟 방사 전력 레벨에 응답하여 제어 신호(210)를 설정할 수 있다. 대안적으로, 트랜시버 (126) 는 제어 신호 (210) 를 생성 또는 제공할 수 있다. 더 일반적으로, 통신 프로세서 (124) 또는 트랜시버 (126) 중 적어도 하나의 일부인 제어기 (212) 는 제어 신호 (210) 를 생성 또는 제공할 수 있다.

도 3 은 300 에서 일반적으로, 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1, 304-2, 304-3, …, 304-N) 을 포함하는 예시적인 RF 프론트-엔드 (128) 에 커플링된 안테나 어레이 (122) 를 예시하며, 여기서 “N” 은 양의 정수 (예를 들어, 빔포밍을 위해 2 이상) 를 나타낸다. 여기서, 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)은 전력 증폭 시스템(130)(예를 들어, 도 1, 2 및 5)의 일부일 수 있는 적어도 하나의 전력 증폭기(132)를 포함한다. 안테나 어레이(122)는 다수의 안테나 요소들(302-1, 302-2, 302-3, …, 302-N) 을 포함하고, 여기서 “N” 은 양의 정수 (예를 들어, 빔포밍을 위해 2 이상) 를 나타낸다. 다수의 안테나 요소들 (302-1…302-N) 의 각각의 개별 안테나 요소 (302) (AE 302) 는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-N) 의 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 에 커플링된다. 예를 들어, 제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1)은 제 1 안테나 요소(302-1)에 커플링되고, 제 2 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-2)은 제 2 안테나 요소(302-2)에 커플링된다.

예시적인 구현들에서, 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-N) 의 각 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 신호 결합기/스플리터 (306) 에 커플링된다. 신호 결합기/스플리터(306)는 수신을 위해 신호를 결합하거나 및/또는 송신을 위해 신호를 스플리팅(splitting)하는 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 신호 결합기/스플리터 (306) 는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-N) 로부터 받은 다수의 신호 버전들을 수신 동작을 위한 결합된 신호로 결합할 수 있다. 신호 결합기/스플리터 (306) 는 또한 신호를 다수의 신호 버전들로 스플리팅하고 송신 동작을 위해 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-N) 에 그 버전들을 제공할 수 있다. 단일 4 대 1 신호 결합기/스플리터(306)가 명시적으로 예시되어 있지만, 다수의 신호 결합기/스플리터가 대신 구현될 수도 있다. 예를 들어, 2개의 2 대 1 신호 결합기/스플리터가 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-N)에 커플링될 수 있으며, 여기서 "N"은 4와 같다.

예시된 바와 같이, 각 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 각각 증폭기 (310)(Amp 312) 위상 시프터 (312) (PS 310), 및 적어도 하나의 다른 컴포넌트 (308)(Other Comp. 308) 를 포함한다. 증폭기(312)는 전력 증폭기(132)(PA 132) 및 저잡음 증폭기(314)(LNA 314)를 포함한다. 그러나, 주어진 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 더 많거나, 더 적거나, 또는 상이한 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 을 따른 신호 흐름 방향 (202) 은 이중 화살표로 표시된 바와 같이 양방향적일 수 있다.

도시된 바와 같이, 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 의 이들 물리적 컴포넌트들은 신호 결합기/스플리터 (306) 와 안테나 어레이 (122) 의 각각의 대응하는 안테나 요소 (302) 사이에서 직렬로 함께 커플링된다. 다른 컴포넌트 (308) 는 전기적으로 신호 결합기/스플리터 (306) 에 가장 가깝고, 증폭기 (312) 는 안테나 요소 (302) 에 가장 가깝다. 따라서, 위상 쉬프터 (310) 는 다른 컴포넌트 (308) 와 증폭기 (312) 사이에 커플링된다. 전력 증폭기(132)의 출력은 안테나 요소(302)에 커플링되고, 저잡음 증폭기(314)의 입력은 안테나 요소(302)에 커플링된다. 그러나, 주어진 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 에서 이들 물리적 컴포넌트들의 순서 또는 상호접속은 상이할 수도 있다.

증폭기 (312) 는 상이한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 증폭기 (312) 는 송신 동작을 위한 전력 증폭기 (132) 로 또는 수신 동작을 위한 저잡음 증폭기 (314) 로 구현될 수 있다. 증폭기(312)는 또한 아래에 제시되는 바와 같이 이접사 "또는" 의 포함적 해석에 따라 전력 증폭기(132) 및 저잡음 증폭기(314) 양자 모두로 구현될 수도 있다. 따라서, 위상 시프터 (310) 는 위상 시프트된 신호를 전력 증폭기 (132) 에 제공하여 증폭하고 대응하는 안테나 요소 (302) 에 포워딩하여 그로부터 방출시킬 수 있다. 위상 시프터 (310) 는 또한 또는 그 대신에, 저잡음 증폭기 (314) 로부터 증폭된 신호를 받아 위상 시프팅하고, 그 후 다른 컴포넌트 (308) 에 포워딩하거나, 또는 다른 컴포넌트 (308) 가 존재하지 않는 경우 신호 결합기/스플리터 (306) 에 "직접" 포워딩할 수 있다. 다른 컴포넌트 (308) 는 필터, 다른 증폭기, 믹서, 버퍼 등으로서 실현될 수 있다. 예시된 다른 컴포넌트(308)가 제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1)의 일부이고 또한 상이한 안테나 요소(302)로 이어지는 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인을 갖는 신호 전파 경로의 일부가 아니라는 점을 고려하면, 다른 컴포넌트(308)는 요소 레벨 컴포넌트(308)의 예를 나타낸다. 위상 시프터(310) 및 증폭기(312), 그리고 그의 전력 증폭기(132) 및 저잡음 증폭기(314)도 마찬가지로 요소 레벨 컴포넌트이다.

도 3 에서, 신호 (316) 는 예로써 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304-1) 과 관련하여 도시되어 있다. 신호 (316) 는 신호 결합기/스플리터 (306) 와 안테나 요소 (302-1) 사이의 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304-1) 을 따라 전파될 수 있다. 각각의 신호(316)는 (도 2의) 무선 신호(206)의 버전을 나타낼 수 있다. 다른 각각의 신호 버전은 다른 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인을 통해 전파될 수 있다. 신호 (316) 는 신호 (316) 가 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304-1) 의 상이한 부분들을 가로지름에 따라 양방향 신호, 단방향 신호, 또는 이들의 조합으로서 실현될 수 있다.

예시적인 동작들에서, 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 신호 결합기/스플리터 (306) 와 각각의 안테나 요소 (302) 사이에서 전파하는 각각의 신호(316)를 조정하거나 컨디셔닝한다. 따라서, 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 빔스티어링 동작을 지원하기 위해 각각의 안테나 요소 (302) 에 제공하거나 이로부터 받기에 적절한 상이한 각각의 위상 또는 진폭을 갖는 각각의 신호 버전을 생성하도록 신호 버전을 수정한다. 그렇게 하기 위해, 위상 시프터(310)는 신호(316)에 대해 위상 시프팅 동작을 수행할 수 있다. 또한, 송신 동작을 위해, 전력 증폭기(132)는 위상 시프트된 신호(316)를 증폭하고 증폭된 신호(316)를 안테나 어레이(122)의 대응하는 안테나 요소(302)에 제공할 수 있다. 이 요소 레벨 증폭은 도 5을 참조하여 아래에서 설명된다. 그러나, 다음으로, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 어레이 레벨 아키텍처 및 제어 체계가 설명된다.

도 4a는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4)에 커플링된 안테나 어레이(122)를 포함하는 예시적인 어레이 레벨 아키텍처(400-1) 및 예시적인 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)를 예시한다. 본 명세서에 설명된 일부 환경에서, 안테나 어레이(122)의 다수의 안테나 요소(302-1…302-N)의 예시적인 수량 및 다수의 요소-레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-N)의 예시적인 수량은 4이다(예를 들어, “N”은 4와 같다). 그러나, 설명된 원리는 다른 수량의 안테나 요소, 요소 레벨 컴포넌트 체인, 요소 레벨 피드백 제어 루프, 전력 증폭 시스템 등에 적용 가능하다.

특정 구현에 대해, 도 4a의 아키텍처는 어레이 레벨 회로 대 요소 레벨 회로를 도시한다. 여기서, "어레이 레벨(array-level)" 및 "요소 레벨(element-level)"이라는 용어는 안테나 및 안테나를 지원하거나 이에 커플링되는 회로의 양태를 나타낸다. 어레이 레벨에서, 회로는, 그러한 안테나 요소를 가능하게 전부에 이르기까지 포함하는, 안테나 어레이(122)의 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)에 속하는 적어도 하나의 신호에 대해 동작한다. 예를 들어, 어레이 레벨 컴포넌트(402)와 신호 결합기/스플리터(306) 양자 모두는, 아마도 상이한 신호 버전으로 스플리팅 또는 컨디셔닝 후에, 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)의 각 안테나 요소(302)에 궁극적으로 커플링된 신호에 대해 동작한다. 따라서, 이득 조정 또는 주파수 변환 작업과 같은 어레이 레벨 회로의 작동을 변경하는 액션은 안테나 어레이(122)의 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)에 대응하는 신호에 영향을 준다.

대조적으로, 요소 레벨에서, 회로는 안테나 어레이(122)의 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)의 단일 대응하는 안테나 요소(302)에 속하는 신호 버전에 대해 동작한다. 따라서, 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)은 요소 레벨에서 동작한다. 또한, 주어진 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)의 각 물리적 컴포넌트는 요소 레벨에서 동작한다. 따라서, (예를 들어, 도 3 및 도 5의) 전력 증폭기(132) 및 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)의 피드백 제어 루프(134)는 요소 레벨에서 그들 각각의 기능을 수행한다. 각 피드백 제어 루프(134)는 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)의 일부이며 이에 대응하는 신호 버전에 대해 동작한다. 따라서, 각 피드백 제어 루프 (134) 는 요소 레벨 피드백 제어 루프 (134) 로서 동작한다. 이들 요소 레벨 아키텍처 개념은 도 5을 참조하여 아래에서 더 설명된다. 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 회로 또는 컴포넌트가 어레이 레벨 아키텍처 양태와 관련되는 것으로 지정하지 않는 경우, 그러한 회로 또는 컴포넌트는 요소 레벨 아키텍처 양태와 관련이 있다.

도 4a 에 예시된 바처럼, 다수의 안테나 요소들 (302-1…302-4) 의 각각의 개별 안테나 요소 (302) 는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-4) 의 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 에 커플링된다. 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4)의 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)은 다수의 요소 레벨 피드백 제어 루프(134-1…134-4)의 각각의 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)를 포함한다. 보다 구체적으로, 제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1)은 제 1 요소 레벨 피드백 제어 루프(134-1)를 포함하고, 제 2 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-2)은 제 2 요소 레벨 피드백 제어 루프(134-2)를 포함한다. 추가적으로, 제 3 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-3)은 제 3 요소 레벨 피드백 제어 루프(134-3)를 포함하고, 제 4 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-4)은 제 4 요소 레벨 피드백 제어 루프(134-4)를 포함한다.

다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인들 (304-1…304-N) 의 각 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 은 신호 결합기/스플리터 (306) 에 커플링된다. 신호 결합기/스플리터(306)는 어레이 레벨 컴포넌트(402)에 커플링된다. 어레이 레벨 컴포넌트(402)로부터 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)를 향해 흐르는 예시적인 화살표 방향에 의해 나타낸 바처럼, 도시된 아키텍처는 적어도 송신 동작을 수행할 수 있다. 한편, 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)는 아래에서 설명되는 바와 같이 어레이 레벨 피드백 시그널링을 제공하기 위해 상이한 "반대" 방향으로 흐르는 화살표를 갖는다.

예시적인 구현에서, 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4) 각각과 어레이 레벨 컴포넌트(402) 사이에 커플링된다. 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)는 어레이 레벨 피드백 제어기(406)를 포함한다. 어레이 레벨 피드백 제어기(406)는 통신 프로세서(124) 또는 트랜시버(126)와 같은 무선 인터페이스 디바이스(120)의 임의의 부분의 일부일 수 있다. 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)은 어레이 레벨 피드백 제어기(406)에 커플링된다. 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4)의 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인(304) 은 다수의 어레이 레벨 피드백 신호 (408-1, 408-2, 408-3 및 408-4) 중 각각의 어레이 레벨 피드백 신호(408)를 제공한다. 예를 들어, 제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1)은 어레이 레벨 피드백 제어기(406)에 제 1 어레이 레벨 피드백 신호(408-1)를 제공하고, 제 2 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-2)은 어레이 레벨 피드백 제어기(406)에 제 2 어레이 레벨 피드백 신호(408-2)를 제공한다. 각 어레이 레벨 피드백 신호(408)는 아래에서 설명되는 바와 같이 분석을 위해 어레이 레벨 피드백 제어기(406)에 값을 제공한다.

어레이 레벨 피드백 제어기(406)는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4)으로부터 다수의 어레이 레벨 피드백 신호(408-1…408-4)를 받는다. 어레이 레벨 피드백 제어기(406)는 어레이 레벨 제어 신호 (410) 를 생성하기 위해 다수의 어레이 레벨 피드백 신호(408-1…408-4)를 처리한다. 어레이 레벨 피드백 제어기(406)는 어레이 레벨 컴포넌트(402)의 어레이 레벨 작동 파라미터를 조정하기 위해 어레이 레벨 컴포넌트(402)에 어레이 레벨 제어 신호(410)를 제공한다. 조정된 어레이 레벨 작동 파라미터에 기초하여, 어레이 레벨 컴포넌트(402)는 처리된 신호를 신호 결합기/스플리터(306)에 제공하기 전에 송신을 위해 타겟화된 신호를 처리한다. 신호 결합기/스플리터(306)는 처리된 신호를 스플리팅하고 처리된 신호의 각각의 스플리팅된 버전을 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)에 제공한다. 어레이 레벨 아키텍처의 구체적인 예는 도 4b를 참조하여 설명된다.

도 4b는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4)에 커플링된 안테나 어레이(122)를 포함하는 예시적인 어레이 레벨 아키텍처(400-2) 및 드라이버 증폭기(452)에 커플링된 예시적인 어레이 레벨 이득 제어기(456)를 예시한다. 어레이 레벨 아키텍처(400-2)는 어레이 레벨 이득 제어기(456) 및 적어도 드라이버 증폭기(452)의 제어 입력을 포함하는 어레이 레벨 이득 제어 루프(454)를 갖는다. 어레이 레벨 이득 제어 루프(454)는 또한 후술하는 바와 같이 다수의 커플러(412-1…412-4)를 포함한다. 이 예에서, (도 4a의) 어레이 레벨 피드백 제어기(406)는 어레이 레벨 이득 제어기(456) 로서 실현되고, (또한 도 4a의) 어레이 레벨 컴포넌트(402) 는 드라이버 증폭기(452)(DA 452)로 실현된다. 따라서, 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)는 어레이 레벨 이득 제어 루프 (454)로서 실현된다.

도시된 바와 같이, (예를 들어, 도 3의) RF 프론트 엔드(128)는 다수의 안테나 요소(302-1…302-4)의 각 안테나 요소(302)에 대해 다수의 커플러(412-1…412-4) 중 적어도 하나의 커플러(412)를 포함한다. 예를 들어, 제 1 커플러(412-1)는 제 1 안테나 요소(302-1)와 연관되고, 제 2 커플러(412-2)은 제 2 안테나 요소(302-2)와 연관된다. 또한, 제 3 커플러(412-3)는 제 3 안테나 요소(302-3)와 연관되고, 제 4 커플러(412-4)은 제 4 안테나 요소(302-4)와 연관된다. 다수의 커플러(412-1…412-4) 중 각각의 개별 커플러(412) 는 다수의 어레이 레벨 피드백 신호(408-1 내지 408-4)의 각각의 어레이 레벨 피드백 신호(408)를 제공하기 위해 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 커플링된다.

예시적인 구현들에서, 각 커플러(412)는 대응하는 안테나 요소(302) 또는 그에 전기적으로 커플링되는 안테나 리드에 전자기적으로 커플링된다. 커플러(412)는 대응하는 안테나 요소(302)와 연관된 전력 레벨을 감지하고 감지된 전력 레벨을 어레이 레벨 피드백 신호(408)로서 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 제공한다. 따라서, 각각의 개별 어레이-레벨 피드백 신호(408) 는 각각의 안테나 요소(302)의 각각의 송신 전력 레벨의 표시를 제공한다. 어레이 레벨 이득 제어기(456)는 어레이 레벨 제어 신호 (410) 를 생성하기 위해 다수의 송신 전력 레벨을 처리한다.

어레이 레벨 이득 제어기(456)는 또한 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 이득 지수(RGI) 입력에 기초하여 어레이 레벨 제어 신호(410)를 생성할 수도 있다. RGI 입력은 요청된 전력 레벨에 기초하여 그리고 적어도 하나의 코드북을 사용하여 시스템 레벨에서 적어도 부분적으로 제어될 수도 있다. 드라이버 증폭기(452)는 어레이 레벨 제어 신호(410)에 응답하여 이득을 조정한다. 이들 방식에서, 어레이 레벨 이득 제어는 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4) 중 다수에 것들에 신호를 제공하는 드라이버 증폭기의 이득을 제어함으로써 구현될 수 있다. 여기에 설명된 요소 레벨 제어 체계는 그러한 어레이 레벨 제어 체계에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)에 대해 작동할 수 있다.

도 5는 적어도 하나의 전력 증폭기(132) 및 적어도 하나의 피드백 제어 루프(134)를 포함하는 예시적인 전력 증폭 시스템(130)을 예시하는 개략도(500)이다. 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(132)는 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치(502)를 포함한다. 피드백 제어 루프(134)는 적어도 하나의 피크 검출기(136)를 포함하는 적어도 하나의 전력 증폭기 제어기(506)를 갖는다. 전력 증폭기(132)는 안테나 어레이(122)의 안테나 요소(302)에 커플링된다. 전력 증폭기(132)는 또한 신호 결합기/스플리터(306)에 커플링된다. 전력 증폭 시스템(130)은 적어도 하나의 입력 노드(510), 적어도 하나의 출력 노드(512), 적어도 하나의 피드백 노드(514), 및 적어도 하나의 제어 노드(516)를 더 포함한다.

예시적인 구현에서, 전력 증폭기(132)는 입력 노드(510) 및 출력 노드(512)를 포함한다. 전력 증폭기 브랜치(502)는 적어도 하나의 트랜지스터(도 5에 도시되지 않음)를 포함하고 입력 노드(510)와 출력 노드(512) 사이에 커플링된다. 출력 노드 (512)는 안테나 요소 (302) 에 커플링된다. 출력 노드 (512)는 또한, 피드백 노드 (514) 에 커플링된다. 피드백 제어 루프(134)는 피드백 노드(514)와 제어 노드(516) 사이에 커플링된다.

예시적인 동작에서, 전력 증폭기 브랜치(502)는 입력 노드(510)에서 받은 입력 신호(518)를 증폭하고 출력 노드(512)에서 출력 신호(520)를 제공한다. 전력 증폭기 제어기(506)는 피드백 노드(514)를 통해 피드백 신호(504)를 획득한다. 피드백 신호(504)는 전압 레벨 또는 전류 크기와 같은 감지된 작동 특성을 반영할 수 있다. 예를 들어, 피크 검출기(136)는 피드백 신호(504)를 획득하기 위해 피크 전압 레벨을 감지할 수 있다. 일부 경우에, 피크 검출기(136)는 전력 증폭 시스템(130)의 출력 노드(512)에서 신호의 적어도 하나의 근사 최대 진폭을 결정할 수 있다.

피드백 신호(504)에 응답하여, 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 신호(508)를 생성한다. 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 노드(516)를 통해 전력 증폭기(132)에 제어 신호(508)를 제공한다. 제어 신호(508)는 전력 증폭기(132)의 동작 파라미터를 조정할 수 있다. 동작 파라미터의 예는 전력 증폭기 브랜치(502)의 트랜지스터에 대한 바이어스 전압, 전력 증폭기 브랜치(502)에 대한 공급 전압 등을 포함한다.

예시된 바와 같이, 피드백 제어 루프(134)는 특정 요소 레벨 컴포넌트 체인(304) 내의 주어진 전력 증폭기(132)로부터 피드백 신호(504)를 획득하고 제어 신호(508)를 동일한 요소 레벨 컴포넌트 체인(304) 의 동일한 전력 증폭기(132) 로 반환하기 때문에 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)로서 동작한다. 그러나, 피드백 제어 루프(134)는 제어 루프가 제어 신호(508)를 상이한 컴포넌트에 공급하더라도, 예를 들어, 상이한 컴포넌트가 주어진 전력 증폭기(132)와 동일한 요소 레벨 컴포넌트 체인 (304) 내에 있는 한, 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)로서 기능할 수 있다. 따라서, 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)는 대안적으로, 저잡음 증폭기(314), 위상 시프터(310) 또는 다른 컴포넌트(308)(예를 들어, 적어도 도 3의 전부)와 같은 동일한 요소 레벨 컴포넌트 체인(304) 내의 다른 컴포넌트에 제어 신호(508)를 제공할 수 있다. 또한, 피드백 제어 루프(134)는, 동일한 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)을 통해 전파하지만 다른 컴포넌트 체인을 통해서는 전파하지 않는 신호 버전을 증폭하는 드라이버 증폭기에 제어 신호(508)를 제공할 수 있다. 다시 말해서, 다른 컴포넌트(308)는 요소 레벨 드라이버 증폭기로 구현될 수도 있다.

도 5에 도시된 전력 증폭기 시스템(130)은 (예를 들어, 도 3의) 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-N) 중 주어진 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)에 대한 예시적인 전력 증폭기 시스템을 나타낸다. 따라서, 각각의 개별 요소 레벨 컴포넌트 체인(304) 은 각각의 전력 증폭기 시스템(130)을 포함할 수도 있다. 따라서, "N" 이 적어도 2와 동일한 일부 구현들에서, 제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1)은 제 1 전력 증폭 시스템(130)을 포함할 수 있고, 제 2 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-2)은 제 2 전력 증폭 시스템(130)을 포함할 수 있다. 제 1 전력 증폭 시스템(130)은 제 1 전력 증폭기(132) 및 제 1 피드백 제어 루프(135)를 포함할 수도 있다. 유사하게, 제 2 전력 증폭 시스템(130)은 제 2 전력 증폭기(132) 및 제 2 피드백 제어 루프(135)를 포함할 수도 있다. 따라서, 제 1 전력 증폭 시스템(130)의 제 1 전력 증폭기(132)는 적어도 하나의 제 1 전력 증폭기 브랜치(502)를 포함할 수 있다. 유사하게, 제 2 전력 증폭 시스템(130)의 제 2 전력 증폭기(132)는 적어도 하나의 제 2 전력 증폭기 브랜치(502)를 포함할 수 있다. 차동 아키텍처에서, 제 1 전력 증폭기 브랜치(502)는 제 1 플러스 전력 증폭기 브랜치 및 제 1 마이너스 전력 증폭기 브랜치를 포함할 수 있다. 유사하게, 제 2 전력 증폭기 브랜치(502)는 제 2 플러스 전력 증폭기 브랜치 및 제 2 마이너스 전력 증폭기 브랜치를 포함할 수 있다. 예시적인 차동 아키텍처들이 도 6 및 7을 참조하여 아래에서 설명된다.

도 6은 예시적인 어레이 레벨 제어 체계와 함께 작동할 수 있는 예시적인 전력 증폭기(132)를 예시하는 회로도(600)이다. 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(132)는 2개의 전력 증폭기 브랜치 및 4개의 트랜지스터를 포함하며, 전력 증폭기 브랜치당 2개의 트랜지스터를 갖는다. 회로도(600)는 또한 송신되는 정보 신호에 대한 전파 경로를 따라 각각 배치되는 변압기(T1), 변압기(T2), 및 안테나 요소(302)를 포함한다. 이 전파 경로는 예를 들어 입력 신호(518)와 출력 신호(520) 사이에서 확장될 수 있다. 어레이 레벨 제어 체계는 전력 검출기(602)(PDET 602), 전력 검출기(606)(PDET 606), 어레이 레벨 피드백 신호(408), 다른 어레이 레벨 피드백 신호(608), 어레이 레벨 이득 제어기(456) 및 어레이 레벨 제어 신호(410)를 포함한다.

예시적인 구현에서, 전력 증폭기(132)는 플러스 전력 증폭기 브랜치(502+) 및 마이너스 전력 증폭기 브랜치(502-)를 포함한다. 각각의 전력 증폭기 브랜치(502)는 적어도 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함한다. 구체적으로, 각 전력 증폭기 브랜치(502)는 캐스코드 배열로 직렬로 함께 커플링된 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)를 포함한다. 따라서, 제 1 트랜지스터(M1)는 입력 또는 메인 트랜지스터로 기능하고, 제 2 트랜지스터(M2)는 캐스코드 트랜지스터로 기능한다. 각 트랜지스터는 적어도 하나의 게이트 단자 및 하나 이상의 채널 단자와 같은 다수의 단자를 포함한다. 채널 단자는 적어도 하나의 드레인 단자 및 적어도 하나의 소스 단자를 포함할 수도 있다.

제 1 트랜지스터(M1)의 게이트 단자는 입력 노드(510)에 커플링되고, 제 1 트랜지스터(M1)의 소스 단자는 접지 노드(612)에 커플링된다. 제 1 트랜지스터 (M1) 의 드레인 단자는 제 2 트랜지스터 (M2) 의 소스 단자에 커플링된다. 제 2 트랜지스터 (M2) 의 드레인 단자는 출력 노드 (512) 에 커플링된다. 따라서, 제 1 트랜지스터(M1)는 출력 노드(512)와 접지 노드(612) 사이의 각 트랜지스터의 채널을 따라 제 2 트랜지스터(M2)와 직렬로 커플링된다.

각 트랜지스터는 FET(field-effect transistor)로 도시되어 있다. 그러나, 각 트랜지스터는 BJT(bipolar junction transistor)와 같이 상이한 트랜지스터 유형으로 실현될 수도 있다. 각 FET 트랜지스터는 접합 FET(JFET), 금속 산화물 반도체(MOS) FET(MOSFET) 등으로 구현될 수 있다. 각 트랜지스터(M1 및 M2)는 n형 MOSFET(nMOSFET)으로 도시되어 있다. 그러나, 트랜지스터는 그 대신 p형 MOSFET(pMOSFET)로 구현될 수도 있다. 그러한 경우에, 제 1 트랜지스터(M1)와 제 2 트랜지스터(M2) 사이의 증폭 순서가 바뀔 수도 있다.

예시적인 차동 증폭기 아키텍처와 관련하여, 전력 증폭기(132)는 적어도 제 1 플러스 트랜지스터, 제 2 플러스 트랜지스터, 제 1 마이너스 트랜지스터, 및 제 2 마이너스 트랜지스터를 포함한다. 더 구체적으로, 플러스 전력 증폭기 브랜치(502+)는 제 1 플러스 트랜지스터(M1+) 및 제 2 플러스 트랜지스터(M2+)를 포함한다. 마이너스 전력 증폭기 브랜치(502-)는 제 1 마이너스 트랜지스터(M1-) 및 제 2 마이너스 트랜지스터(M2-)를 포함한다. 신호 전파 관점에서, 플러스 전력 증폭기 브랜치(502+)는 플러스 입력 노드(510+)와 플러스 출력 노드(512+) 사이에 커플링된다. 유사하게, 마이너스 전력 증폭기 브랜치(502-)는 마이너스 입력 노드(510-)와 마이너스 출력 노드(512-) 사이에 커플링된다.

전력 증폭기(132)는 플러스 및 마이너스 입력 노드(510+ 및 510-)를 통해 제 1 변압기(T1)에 커플링된다. 전력 증폭기(132)는 또한, 플러스 및 마이너스 입력 노드(510+ 및 510-)를 통해 전력 검출기 (606)에 커플링된다. 제 1 플러스 교류(AC) 커패시터(C1+)는 플러스 입력 노드(510+)와 전력 검출기(606)의 플러스 입력 사이에 커플링된다. 제 1 마이너스 AC 커패시터(C1-)는 마이너스 입력 노드(510-)와 전력 검출기(606)의 마이너스 입력 사이에 커플링된다. 전력 검출기(606)는 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 커플링된다.

전력 증폭기(132)는 플러스 및 마이너스 출력 노드(512+ 및 512-)를 통해 제 2 변압기(T2)에 커플링된다. 제 2 변압기(T2)는 또한 전력 증폭기(132)와 안테나 요소(302) 사이에 커플링된다. 커플러(412)는 안테나 요소(302) 또는 그의 안테나 리드선에 전자기적으로 커플링된다. 커플러(412)가, 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 커플링된 전력 검출기(602)에 커플링된다. 제 1 변압기(T1) 및 제 2 변압기(T2) 각각은 적어도 2개의 인덕터를 포함한다. 전력 증폭기(132)가 변압기를 통해 RF 프론트 엔드 또는 송신 체인의 다른 부분에 커플링되는 것으로 설명되어 있지만, 커플링은 AC 커플링 커패시터를 통해서와 같은 대안적인 방식으로 구현될 수 있다.

회로도(600)는 또한 다수의 전압을 예시한다. (제 1 바이어스 전압 노드에서) 제 1 바이어스 전압(Vb1)은 제1 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M1+ 및 M1-)의 게이트 단자에 커플링된다. (제 2 바이어스 전압 노드에서) 제 2 바이어스 전압(Vb2)은 제2 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M2+ 및 M2-)의 게이트 단자에 커플링된다. 공급 전압(Vdd)은 제 2 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M2+ 및 M2-)의 드레인 단자에 커플링된다. 제 1 바이어스 전압(Vb1) 및 공급 전압(Vdd)에 대해 도시된 바와 같이, 이들 전압은 변압기를 형성하는 인덕터의 적어도 일부를 통해 트랜지스터의 단자에 커플링될 수도 있다.

예시적인 동작에서, 제 1 변압기(T1)는 플러스 입력 전압(Vin+) 및 마이너스 입력 전압(Vin-)을 갖는 차동 입력 신호(518)를 받는다. 차동 신호는 신호 결합기/스플리터(306)로부터 직접 또는 위상 시프터 또는 버퍼와 같은 하나 이상의 다른 컴포넌트를 통해 수신된다. 전력 증폭기(132)는 플러스 및 마이너스 출력 노드(512+ 및 512-)에서 증폭된 출력 신호(520)를 생성하기 위해 입력 신호(518)를 증폭한다. 입력 신호(518)는 메인 변압기(제 1 변압기 M1) 및 캐스코드 변압기(제 2 변압기 M2) 에 의해 증폭되어 플러스 출력 노드(512+) 및 마이너스 출력 노드(512-)에서 플러스 증폭된 전압 (Vamp+) 및 마이너스 증폭된 전압 (Vamp-)을 각각 출력한다.

증폭된 출력 신호(520)는 기본 주파수 및 하나 이상의 고조파 주파수를 포함한다. 증폭된 출력 신호(520)는 제 2 변압기(T2)를 통해 전파된다. 제 2 변압기(T2)는 이 사례에서 차동 출력 신호(520)를 단일 엔드 안테나 신호(614)로 변환한다. 따라서, 출력 신호(520)는 부하 전압(Vload)을 갖는 안테나 신호(614)로서 안테나 요소(302)에 포워딩된다. 특히 더 높은 주파수에서 제 2 변압기(T2)에 의한 필터링 효과로 인해, 고조파의 진폭은 증폭된 전압(Vamp)에 비해 부하 전압(Vload)에서 감쇠된다. 그 결과, 제 2 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M2+ 및 M2-)의 드레인에서 증폭된 전압(Vamp)의 전압 레벨은 부하 전압(Vload)의 전압 레벨보다 더 높을 수 있다. 또한, 증폭된 전압(Vamp)은 부하 전압(Vload)에 따라 단조 증가하지 않는다. 결과적으로, 커플러(412)에 의해 감지된 전력은 제 2 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M2+ 및 M2-)의 드레인에서의 전압 레벨 및 이것에 의해 경험되는 스트레스를 정확하게 반영하지 않을 수도 있다. 이 문제는 도 7을 참조하여 아래에서 설명되는 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)로 해결된다.

예시적인 어레이-레벨 제어 체계의 동작으로, 입력 전력 검출기(606)는 입력 신호(518)의 전력을 검출하고 검출된 입력 전력을 다른 어레이 레벨 피드백 신호(608)로서 제공한다. 생략 부호(610)로 표시된 바와 같이, 유사한 입력 전력 검출기는 적어도 동일한 안테나 어레이에 대한 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인의 일부인 다른 전력 증폭기에 대한 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 입력 신호 전력 표시자를 제공한다. 회로도(600)의 안테나 요소 측에서, 안테나 전력 검출기(602)는 (예를 들어, 부하 전압(Vload)를 갖는) 안테나 신호(614)의 전력을 검출하고 검출된 안테나 전력을 어레이 레벨 피드백 신호(408)로서 제공한다. 생략 부호(604)로 표시된 바와 같이, 유사한 안테나 전력 검출기는 적어도 동일한 안테나 어레이에 대한 다른 요소 레벨 컴포넌트 체인과 연관된 다른 안테나 요소에 대해 어레이 레벨 이득 제어기(456)에 안테나 신호 전력 표시자를 제공한다. 어레이 레벨 이득 제어기(456)는 (예를 들어, 도 4a 및 4b의) 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304-1…304-4) 중 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)의 입력 및 안테나 전력 검출기(606 및 602)로부터 획득된 다수의 어레이 레벨 피드백 신호(408) 및 다수의 다른 어레이 레벨 피드백 신호(608)로부터 어레이 레벨 제어 신호(410)를 생성한다.

도 7은 요소 레벨 피드백 제어 루프 (134) 에 의해 구현되는 예시적인 요소 레벨 제어 체계와 함께 작동할 수 있는 예시적인 전력 증폭기(132)를 예시하는 회로도(700)이다. 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)는 전력 증폭기 제어기(506) 및 적어도 하나의 피크 검출기(136)를 포함한다. 회로도(700)는 또한 적어도 하나의 피드백 노드(514) 및 적어도 하나의 제어 노드(516)를 도시한다. 보다 구체적으로, 적어도 하나의 제 1 제어 노드(516-1), 적어도 하나의 제 2 제어 노드(516-2), 및 적어도 하나의 제 3 제어 노드(516-3)가 도시된다. 전력 증폭기(132)는 차동 시그널링의 면에서 설명된다; 그러나 전력 증폭기(132) 및 연관된 요소 레벨 제어 체계는 단일 엔드 시그널링 환경에서 사용될 수 있다.

예시적인 구현에서, 제 1 제어 노드(516-1)는 입력 노드(510)에 커플링되고 제 1 바이어스 전압(Vb1)에 대응한다. 제 2 제어 노드(516-2)는 제 2 트랜지스터(M2)의 게이트 단자에 커플링되고 제 2 바이어스 전압(Vb2)에 대응한다. 여기서, 제 2 플러스 제어 노드(516-2+)는 제 2 플러스 트랜지스터(M2+)의 게이트 단자에 커플링되고 제 2 바이어스 전압(Vb2)에 대응한다. 제 2 마이너스 제어 노드(516-2-)는 제 2 마이너스 트랜지스터(M2-)의 게이트 단자에 커플링되고 또한 제 2 바이어스 전압(Vb2)에 대응한다. 제 3 제어 노드(516-3)는 출력 노드(512)에 커플링되고 공급 전압(Vdd)에 대응한다.

전력 증폭기 제어기 (506)는, 각각 플러스 및 마이너스 피드백 노드(514+ 및 514-)를 통해 전력 증폭기 (132)에 커플링된다. 플러스 피드백 노드(514+)는 플러스 출력 노드(512+)에 커플링되고, 마이너스 피드백 노드(514-)는 마이너스 출력 노드(512-)에 커플링된다. 도시된 바와 같이, 플러스 피드백 노드(514+)는 또한, 2개의 노드가 공통 전기 등전위를 공유할 수 있도록 플러스 출력 노드(512+)와 함께 위치될 수도 있다. 유사하게, 마이너스 피드백 노드(514-)는 또한, 2개의 노드가 공통 전기 등전위를 공유할 수 있도록 마이너스 출력 노드(512-)와 함께 위치될 수도 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 회로 컴포넌트는 피드백 노드(514)와 출력 노드(512) 사이에 커플링될 수도 있다.

제 2 플러스 AC 커패시터(C2+)는 플러스 피드백 노드(514+)와 전력 증폭기 제어기(506)의 플러스 입력 사이에 커플링된다. 제 2 마이너스 AC 커패시터(C2-)는 마이너스 피드백 노드(514-)와 전력 증폭기 제어기(506)의 마이너스 입력 사이에 커플링된다. 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 신호(508)를 생성한다. 제어 신호(508)를 제어 노드(516)에 제공하기 위해, 전력 증폭기 제어기(506)의 출력은 제 1, 제 2, 또는 제 3 제어 노드(516-1, 516-2, 또는 516-3) 중 적어도 하나에 커플링된다.

예시적인 동작에서, 전력 증폭기 제어기(506)의 적어도 하나의 피크 검출기(136)는 적어도 하나의 피드백 노드(514)에 커플링된다. 피크 검출기(136)는 플러스 피드백 노드(514+) 및 마이너스 피드백 노드(514-)와 같은 피드백 노드(514)에서 전압 레벨을 검출하여, 플러스 피드백 신호(504+) 및 마이너스 피드백 신호(504-)를 획득한다. 따라서, 전력 증폭기 제어기(506)는 플러스 증폭된 전압(Vamp+) 및 마이너스 증폭된 전압(Vamp-)을 획득한다. 제 2 플러스 및 마이너스 트랜지스터(M2+ 및 M2-)의 드레인에 존재하거나 이것에서의 조건을 반영할 수도 있는 이들 전압 레벨에 기초하여, 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 신호(508)를 생성한다.

일반적으로, 전력 증폭기 제어기(506)는 피드백 신호(504)와 적어도 하나의 임계 레벨을 비교한다. 피드백 신호(504)의 전압 레벨이 적어도 하나의 임계 레벨을 초과하면, 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 노드(516)에서 제어 전압을 낮추기 위해 제어 신호(508)를 생성한다. 이것은 도 8을 참조하여 더 설명된다. 제어 노드(516)에서 제어 전압을 감소시킴으로써, 증폭된 전압(Vamp)의 전압 레벨을 낮추어 제 2 트랜지스터(M2)의 드레인을 보호한다. 이것은 캐스코드 트랜지스터의 유용한 수명을 연장한다.

예시된 전력 증폭기(132)에 대한 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)는 동일한 안테나 어레이의 다른 안테나 요소에 공급하는 다른 전력 증폭기에 대한 다른 요소 레벨 피드백 제어 루프와 실질적으로 독립적으로 기능할 수 있다. 한편, (예를 들어, 도 4a의) 어레이 레벨 피드백 제어 루프(404)는 시스템 레벨 제어기에 의해 지시된 대로 계속 작동할 수 있다. 전력 증폭기 제어기(506)가 증폭된 전압(Vamp)의 전압 레벨을 감소시키고 따라서 부하 전압(Vload)의 전압 레벨을 감소시키면, 안테나 전력 검출기(602)는 더 낮은 전력 출력을 검출할 것이다. 이것은 어레이 레벨 제어 루프가, 그의 전력 증폭기 각각에 제공되는 전력을 포함한, 다수의 요소 레벨 컴포넌트 체인의 다수의 인스턴스에 대한 전력을 증가시키려는 시도로 이어질 수도 있다. 그러나, 이것은 각각의 전력 증폭기의 입력에서 입력 전력 검출기(606)에 의해 통제된다. 다른 어레이 레벨 피드백 신호(608)는 전력 증폭기의 출력 또는 이와 연관된 안테나 요소 중 하나 이상에서의 더 낮은 전력에 기초하여 시스템이 전력 증폭기에 대한 입력을 과도하게 구동하는 것을 방지하는 표시를 제공한다.

도 8은 임계값(814)에 기초하여 제어 신호(508)를 제공하는 피드백 로직(812)에 커플링된 적어도 하나의 피크 검출기(136)를 갖는 예시적인 전력 증폭기 제어기(506)를 예시하는 개략도(800)이다. 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 피크 검출기(136)는 (예를 들어, 도 7의) 전력 증폭기(132)의 차동 구현을 수용하기 위해 플러스 피크 검출기(136+) 및 마이너스 피크 검출기(136-)를 포함한다. 각 피크 검출기(136)는 입력 단자와 출력 단자를 포함하며, 전압 레벨의 피크 값을 검출하는 것을 담당한다. 전력 증폭기 제어기(506)는 또한 제 1 비교기 회로(806-1) 및 제 2 비교기 회로(806-2)를 포함한다. 각 비교기 회로(806)는 제 1 입력 단자, 제 2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함한다.

예시적인 구현들에서, 임계값(814)은 제 2 트랜지스터(M2)에 대한 타겟화된 안전 레벨을 제공하는 전압 레벨에 기초하여 확립된다. 예를 들어, (예를 들어, 도 7의 증폭된 전압(Vamp)에 대해) 확립된 전압 레벨은 캐스코드 트랜지스터의 드레인이 이들 트랜지스터의 구조, 기술 또는 다른 물리적 특성에 기초하여 손상되거나 조기에 마모되지 않을 지정된 정도로 보장하도록 설정될 수 있다.

플러스 피크 검출기(136+)의 입력 단자는 (도 7의) 플러스 피드백 노드(514+)에 커플링된다. 마이너스 피크 검출기(136-)의 입력 단자는 마이너스 피드백 노드(514-)에 커플링된다. 제 2 비교기 회로(806-2)의 제 1 입력 단자는 플러스 피크 검출기(136+)의 출력 단자에 커플링된다. 제 2 비교기 회로(806-2)의 제 2 입력 단자는 마이너스 피크 검출기(36-)의 출력 단자에 커플링된다. 제 1 비교기 회로(806-1)의 제 1 입력 단자는 임계값(814)을 받는다. 제 1 비교기 회로(806-1)의 제 2 입력 단자는 제 2 비교기 회로(806-2)의 출력 단자에 커플링된다. 제 1 비교기 회로(806-1)의 출력 단자는 피드백 로직(812)의 입력에 커플링된다. 피드백 로직(812)는 제어 신호(508)를 생성한다.

예시적인 동작에서, 플러스 피크 검출기(136+)는 플러스 피드백 신호(504+)를 받는다. 플러스 피드백 신호(504+)에 응답하여, 플러스 피크 검출기(136+)는 플러스 피크 값(804+)을 생성한다. 마이너스 피크 검출기(136-)는 마이너스 피드백 신호(504-)를 받는다. 마이너스 피드백 신호(504-)에 응답하여, 마이너스 피크 검출기(136-)는 마이너스 피크 값(804-)을 생성한다. 피크 전압 레벨의 검출에 응답하여, 제 2 비교기 회로(806-2)는 플러스 피크 검출기(136+)로부터의 플러스 피크 값(804+) 및 마이너스 피크 검출기(136-)로부터의 마이너스 피크 값(804-)에 기초하여 더 큰 피크 값(802)을 생성한다.

더 큰 피크 값(802)은 어느 피크 값이 더 높은 레벨을 갖는지에 응답하여 플러스 피크 값(804+) 또는 마이너스 피크 값(804-)을 실질적으로 나타낸다. 제 1 비교기 회로(806-1)는 임계값(814) 및 적어도 하나의 피크 검출기(136)의 출력 단자로부터 획득된 신호에 기초하여 상대 크기 신호(810)를 제공한다. 보다 구체적으로, 제 1 비교기 회로(806-1)는 임계값(814)과 제 2 비교기 회로(806-2)로부터의 더 큰 피크 값(802)의 비교에 기초하여 상대 크기 신호(810)를 생성한다. 상대 크기 신호(810)는 더 큰 피크 값(802)이 임계값(814)보다 더 큰 지(또는 더 작은 지) 여부를 나타낸다.

피드백 로직(812)은 상대 크기 신호(810)에 기초하여 제어 신호(508)를 생성한다. (예를 들어, 도 5의) 피드백 제어 루프(134)는 이 아키텍처에서 요소 레벨 제어 노드로서 기능하는 적어도 하나의 제어 노드(516)에 제어 신호(508)를 제공한다. 제어 신호(508)는 제어 노드(516)에서 제어 전압(816)을 확립한다. 제어 전압(816)의 예는 제 1 제어 노드(516-1)에서의 제 1 바이어스 전압(Vb1), 제 2 제어 노드(516-2)에서의 제 2 바이어스 전압(Vb2), 및 제 3 제어 노드(516-3)에서의 공급 전압(Vdd)을 포함한다. 그러나, 상이한 제어 전압(816)이 대안적으로 사용될 수도 있다.

제어 노드(516)에서의 제어 전압(816)은 다수의 방식 중 어느 것으로도 확립될 수 있다. 예를 들어, 전류 미러를 사용하여 다이오드 접속 트랜지스터를 통해 흐르는 전류의 양을 변경하여 트랜지스터에 걸친 전압 강하를 조정할 수 있다. 제어 전압(816)이 공급 전압(Vdd)으로서 구현되는 경우, 각 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)는 별도의 전력 레일 또는 다른 공급 전압(Vdd)이 제공되어 각각의 공급 전압(Vdd)을 이용하여 요소 레벨에서 각 대응하는 전력 증폭기(132)의 실질적으로 독립적인 제어를 가능하게 할 수도 있다.

도 9 은 예시적인 피크 검출기를 예시하는 회로도(900)이다. 일반적으로, (예를 들어, 도 1, 5, 7 및 8의) 피크 검출기(136)는 많은 상이한 회로들 중 어느 것을 사용해서도 실현될 수 있다. 예를 들어, 피크 검출기는 다이오드와 커패시터로 구현될 수 있다. 그러나, 피크 검출기의 특정 예는 회로도(900)로서 도시되어 있다. 예시적인 구현에서, 회로도(900)는 2개의 저항기(R), 2개의 커패시터(C), 2개의 직류(DC) 전류원(Idc), 및 2개의 트랜지스터(Mp1 및 Mp2)를 포함한다. 각 트랜지스터(Mp)는 공급 전압(Vdd)과 접지 노드(612) 사이의 DC 전류원(Idc)과 직렬로 커플링된다. 각 커패시터(C)는 트랜지스터 (Mp)의 소스 단자와 접지 노드(612) 사이의 DC 전류원(Idc)과 병렬로 커플링된다. 각 저항기(R)는 바이어스 전압(Vbias)과 트랜지스터(Mp)의 게이트 단자 사이에 커플링된다.

예시적인 동작에서, 피크 검출기에 대한 입력 신호는 트랜지스터(Mp1)의 게이트 단자에서 기준 전압(Vrf)으로서 받아진다. 피크 검출기의 출력 신호는 2개의 트랜지스터(Mp1 및 Mp2)의 2개의 소스 단자 사이에 피크 전압(Vpeak)으로서 제공된다. 또한 도 5, 7 및 8을 참조하면, 피드백 신호(504)는 기준 전압(Vrf)으로서 적용되고, 피크 값(804)은 피크 전압(Vpeak)으로서 생성된다. 트랜지스터(Mp1)와 연관된 DC 전류원(Idc) 사이의 상호작용은 피드백 신호(504)가 정류를 통해 RF에서 DC로 변환될 수 있게 한다. 커패시터(C)는 전압 레벨의 이력을 유지하기 위한 메모리 요소를 제공한다. 따라서, 피크 전압(Vpeak)은 피크 값(804)을 생성하기 위해 출력 단자에서 생성된다.

도 10은 안테나 어레이의 안테나 요소에 커플링된 전력 증폭기를 제어하기 위한 예시적인 프로세스(1000)를 예시하는 흐름도이다. 프로세스(1000)는 수행될 수 있는 동작들을 특정하는 블록들(1002-1012)의 세트의 형태로 설명된다. 그러나, 동작들은 반드시 도 10 에 도시되거나 본 명세서에 설명된 순서로 한정되는 것은 아니며, 동작들은 대안적인 순서들로 또는 완전히 또는 부분적으로 중첩하는 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 더 많은, 더 적은, 및/또는 상이한 동작들이 프로세스(1000) 또는 대안적인 프로세스를 수행하도록 구현될 수도 있다. 프로세스 (1000) 의 예시된 블록들에 의해 표현된 동작들은 안테나 어레이(122)의 안테나 요소 (302) 와 함께 무선 인터페이스 디바이스 (120) 또는 그 일부에 의해 수행될 수도 있다. 보다 구체적으로, 프로세스(1000)의 동작의 적어도 일부는 무선 인터페이스 디바이스(120)의 RF 프론트 엔드(128)의 전력 증폭 시스템(130)에 의해 수행될 수도 있다.

블록(1002)에서, 입력 신호가 전력 증폭기 브랜치에 제공된다. 예를 들어, RF 프론트 엔드(128)는 전력 증폭 시스템(130)의 전력 증폭기(132)의 전력 증폭기 브랜치(502)에 입력 신호(518)를 제공할 수 있다. 차동 환경에서, 제 1 변압기(T1)는 플러스 전력 증폭기 브랜치(502+)의 제 1 플러스 트랜지스터(M1+) 및 마이너스 전력 증폭기 브랜치(502-)의 제 1 마이너스 트랜지스터(M1-)의 각각의 게이트 단자에 입력 신호(518)를 커플링할 수도 있다.

블록(1004)에서, 입력 신호는 출력 신호를 생성하기 위해 전력 증폭기 브랜치에 의해 증폭된다. 예를 들어, 전력 증폭기 브랜치(502)는 입력 신호(518)를 증폭하여 출력 신호(520)를 생성할 수 있다. 이 증폭은 플러스 전력 증폭기 브랜치(502+)의 제 2 플러스 트랜지스터(M2+)에 커플링된 제 1 플러스 트랜지스터(M1+) 및 마이너스 전력 증폭기 브랜치(502-)의 제 2 마이너스 트랜지스터(M2-)에 커플링된 제 1 마이너스 트랜지스터(M1-)를 포함하는 캐스코드 증폭기에 의해 수행될 수도 있다.

블록(1006)에서, 피드백 신호가 전력 증폭기 브랜치로부터 획득된다. 예를 들어, 전력 증폭 시스템(130)의 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)는 전력 증폭기 브랜치(502)로부터 피드백 신호(504)를 획득할 수 있다. 예를 들어, 플러스 피크 검출기(136+)는 제 2 플러스 트랜지스터(M2+)의 드레인 단자에서 전압 레벨을 반영하는 플러스 피드백 신호(504+)를 감지할 수도 있고, 마이너스 피크 검출기(136-)는 제 2 마이너스 트랜지스터(M2-)의 드레인 단자에서 전압 레벨을 반영하는 마이너스 피드백 신호(504-)를 감지할 수도 있다. 따라서, 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)는 전력 증폭기 브랜치(502)의 트랜지스터의 적어도 하나의 드레인 단자에 대응하는 전압 레벨을 감지함으로써 피드백 신호(504)를 획득할 수 있다.

블록(1008)에서, 피드백 신호 및 임계값에 기초하여 제어 신호가 생성된다. 예를 들어, 요소 레벨 피드백 제어 루프(134)의 전력 증폭기 제어기(506)는 피드백 신호(504) 및 임계값(814)에 기초하여 제어 신호(508)를 생성할 수 있다. 일부 경우에, 피드백 로직(812)은 제 2 트랜지스터(M2)의 드레인 단자에서의 전압 레벨이 제 2 트랜지스터(M2)에 대한 안전 전압 레벨을 초과하는지 여부에 기초하여 제어 신호(508)를 생성할 수도 있으며, 안전 전압 레벨은 임계값(814)으로 표시된다. 따라서, 제어 신호(508)의 생성은 드레인 전압 레벨의 피크 값과 임계값(814)을 비교하고 피크 값을 임계값(814) 아래로 유지하기 위해 제어 신호(508)를 확립함으로써 구현될 수도 있다.

블록(1010)에서, 제어 신호에 기초하여 전력 증폭기 브랜치의 제어 전압을 조정한다. 예를 들어, 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 신호(508)에 기초하여 전력 증폭기 브랜치(502)의 제어 전압(816)을 조정할 수 있다. 그렇게 하기 위해, 제어 신호(508)는 전력 증폭기 브랜치(502)의 적어도 하나의 트랜지스터에 DC 바이어스 또는 DC 공급을 각각 제공하는 제어 노드(516)에 커플링된 바이어스 전압(Vb) 또는 공급 전압(Vdd)을 감소시킬 수도 있다. 감지된 전압 레벨이 일정 기간 동안 더 낮은 안전한 레벨로 복귀된 후, 전력 증폭기 제어기(506)는 제어 전압(816)을 공칭 또는 디폴트 전압 레벨로 증가시킬 수 있다.

블록(1012)에서, 출력 신호는 안테나 어레이의 안테나 요소에 커플링된다. 예를 들어, RF 프론트 엔드(128)는 출력 신호(520)를 안테나 어레이(122)의 안테나 요소(302)에 커플링할 수 있다. 여기서, 각각의 요소 레벨 컴포넌트 체인(304)의 각각의 전력 증폭기(132)는 제 2 변압기(T2)와 같은 커플링 요소를 통해 출력 신호(520)를 각각의 안테나 요소(302)에 제공할 수도 있다.

"제 1", "제 2", "제 3"이라는 용어 및 기타 숫자 관련 표시자는 특정 구현, 단일 그림 도면, 또는 청구항과 같은 주어진 문맥 내에서 서로 비슷거나 또는 유사한 아이템들을 식별 또는 구별하기 위해 본 명세서에 사용된다. 따라서, 하나의 문맥 내의 제 1 아이템은 다른 문맥 내의 제 1 아이템과 상이할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 문맥에서 "제 1 요소 레벨 컴포넌트 체인" 으로 식별된 아이템은 다른 문맥에서 "제 2 요소 레벨 컴포넌트 체인" 로 식별될 수도 있다.

문맥이 달리 지시하지 않는 한, 본 명세서에서 단어 "또는" 의 사용은 "포함적 또는" 또는 단어 "또는"에 의해 링크된 하나 이상의 아이템들의 포함 또는 적용을 허용하는 용어의 사용으로 고려될 수도 있다 (예를 들어, 구문 "A 또는 B" 는 단지 "A"를 허용하는 것으로, 단지 "B"를 허용하는 것으로, 또는 "A" 및 "B" 양자 모두를 허용하는 것으로 해석될 수도 있다). 또한, 본 명세서에서 논의된 첨부 도면들 및 용어들에서 표현된 아이템들은 하나 이상의 아이템들 또는 용어들을 나타낼 수도 있고, 따라서 본 명세서에 기재된 설명에서 아이템들 및 용어들의 단일 또는 복수의 형태들과 상호교환가능하게 참조될 수도 있다. 마지막으로, 요지가 구조적 특징들 또는 방법론적 동작들에 특정적인 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의된 요지는 특징들이 배열되는 조직들 또는 동작들이 수행되는 순서들에 반드시 한정되는 것은 아님을 포함하여, 상기 설명된 특정 특징들 또는 동작들에 반드시 한정되는 것은 아님이 이해되어야 한다.

Claims

안테나 어레이의 안테나 요소; 및
전력 증폭 시스템으로서,
적어도 하나의 입력 노드;
상기 안테나 요소에 커플링된 적어도 하나의 출력 노드;
상기 적어도 하나의 입력 노드와 상기 적어도 하나의 출력 노드 사이에 커플링된 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치;
상기 적어도 하나의 출력 노드에 커플링된 적어도 하나의 피드백 노드;
적어도 하나의 제어 노드; 및
상기 적어도 하나의 피드백 노드와 상기 적어도 하나의 제어 노드 사이에 커플링된 피드백 제어 루프를 포함하는, 상기 전력 증폭 시스템
을 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피드백 제어 루프는 적어도 하나의 피크 검출기를 포함하는, 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피크 검출기는 상기 전력 증폭 시스템의 상기 적어도 하나의 출력 노드에서 신호의 적어도 하나의 근사 최대 진폭을 결정하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치는 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고, 상기 적어도 하나의 트랜지스터는 적어도 하나의 게이트 단자 및 적어도 하나의 드레인 단자를 포함하고;
상기 적어도 하나의 드레인 단자는 상기 적어도 하나의 출력 노드 및 상기 적어도 하나의 피드백 노드에 커플링되고;
상기 적어도 하나의 게이트 단자는 상기 적어도 하나의 입력 노드에 커플링된, 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 게이트 단자는 또한 상기 적어도 하나의 제어 노드에 커플링된, 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 게이트 단자는 인덕터의 적어도 일부를 통해 상기 적어도 하나의 제어 노드에 커플링된, 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 트랜지스터는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터를 포함하고;
상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터의 각각은 소스 단자, 드레인 단자 및 게이트 단자를 포함하고;
상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자는 상기 적어도 하나의 출력 노드 및 상기 적어도 하나의 피드백 노드에 커플링되고;
상기 제 2 트랜지스터의 소스 단자는 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링되고;
상기 제 1 트랜지스터의 소스 단자는 접지 노드에 커플링되고;
상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 적어도 하나의 입력 노드에 커플링된, 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제어 노드는 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자 또는 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 단자 중 적어도 하나에 커플링된, 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 피드백 제어 루프는 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 단자에서의 전압에 기초하여 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 단자 또는 상기 제 2 트랜지스터의 게이트 단자 중 적어도 하나에 커플링된 바이어스 전압을 제어하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치는 플러스 전력 증폭기 브랜치 및 마이너스 전력 증폭기 브랜치를 포함하고;
상기 적어도 하나의 입력 노드는 플러스 입력 노드 및 마이너스 입력 노드를 포함하고;
상기 적어도 하나의 출력 노드는 플러스 출력 노드 및 마이너스 출력 노드를 포함하고;
상기 플러스 전력 증폭기 브랜치는 상기 플러스 입력 노드와 상기 플러스 출력 노드 사이에 커플링되고;
상기 마이너스 전력 증폭기 브랜치는 상기 마이너스 입력 노드와 상기 마이너스 출력 노드 사이에 커플링된, 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 플러스 입력 노드 및 상기 마이너스 입력 노드에 커플링된 제 1 변압기; 및
상기 안테나 어레이의 안테나 요소; 와
상기 플러스 출력 노드 및 상기 마이너스 출력 노드
사이에 커플링된 제 2 변압기
를 더 포함하는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 피드백 제어 루프는 입력 단자를 갖는 적어도 하나의 피크 검출기를 포함하고, 상기 입력 단자는 상기 적어도 하나의 피드백 노드에 커플링된, 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 피드백 제어 루프는
제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자를 포함하는 비교기 회로를 포함하고, 상기 제 1 입력 단자는 임계값을 제공하도록 구성된 노드에 커플링되고, 상기 제 2 입력 단자는 상기 적어도 하나의 피크 검출기의 출력 단자에 커플링된, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 비교기 회로는 상기 임계값 및 상기 적어도 하나의 피크 검출기의 출력 단자로부터 획득된 신호에 기초하여 상대 크기 신호를 제공하도록 구성되고;
상기 피드백 제어 루프는 상기 상대 크기 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하도록 구성된 피드백 로직을 포함하고;
상기 피드백 제어 루프는 상기 적어도 하나의 제어 노드에 상기 제어 신호를 제공하도록 구성된, 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 제어 신호는 상기 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치를 위한 제어 전압을 확립하도록 구성된, 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피드백 노드는 플러스 피드백 노드 및 마이너스 피드백 노드를 포함하고;
상기 적어도 하나의 피크 검출기는 플러스 피크 검출기 및 마이너스 피크 검출기를 포함하고, 상기 플러스 피크 검출기 및 상기 마이너스 피크 검출기 각각은 입력 단자 및 출력 단자를 포함하고;
상기 비교기 회로는 제 1 비교기 회로를 포함하고;
상기 피드백 제어 루프는 제 1 입력 단자 및 제 2 입력 단자를 포함하는 제 2 비교기 회로를 포함하고;
상기 플러스 피크 검출기의 입력 단자는 상기 플러스 피드백 노드에 커플링되고;
상기 마이너스 피크 검출기의 입력 단자는 상기 마이너스 피드백 노드에 커플링되고;
상기 제 2 비교기 회로의 제 1 입력 단자는 상기 플러스 피크 검출기의 출력 단자에 커플링되고;
상기 제 2 비교기 회로의 제 2 입력 단자는 상기 마이너스 피크 검출기의 출력 단자에 커플링되고;
상기 제 1 비교기 회로의 제 2 입력 단자는 상기 제 2 비교기 회로의 출력 단자에 커플링된, 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 제 2 비교기 회로는 상기 플러스 피크 검출기로부터의 플러스 피크 값 및 상기 마이너스 피크 검출기로부터의 마이너스 피크 값에 기초하여 더 큰 피크 값을 생성하도록 구성되며, 상기 더 큰 피크 값은 어느 피크 값이 더 높은 레벨을 갖는지에 응답하여 상기 플러스 피크 값 또는 상기 마이너스 피크 값을 실질적으로 나타내는, 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 안테나 어레이의 안테나 요소는 제 1 안테나 요소를 포함하고;
상기 전력 증폭 시스템은 제 1 전력 증폭 시스템을 포함하고;
상기 제 1 전력 증폭 시스템의 상기 적어도 하나의 전력 증폭기 브랜치는 적어도 하나의 제 1 전력 증폭기 브랜치를 포함하고;
상기 제 1 전력 증폭 시스템의 피드백 제어 루프는 제 1 피드백 제어 루프를 포함하고;
상기 장치는
상기 안테나 어레이의 제 2 안테나 요소; 및
상기 제 2 안테나 요소에 커플링된 제 2 전력 증폭 시스템을 더 포함하고, 상기 제 2 전력 증폭 시스템은 적어도 하나의 제 2 전력 증폭기 브랜치 및 제 2 피드백 제어 루프를 포함하고, 상기 제 2 피드백 제어 루프는 상기 적어도 하나의 제 2 전력 증폭기 브랜치에 커플링된, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 피드백 제어 루프는 상기 제 1 전력 증폭기 브랜치의 제어 전압을 확립하도록 구성되고;
상기 제 2 피드백 제어 루프는 상기 제 2 전력 증폭기 브랜치의 제어 전압을 확립하도록 구성되고;
상기 제 1 피드백 제어 루프 및 상기 제 2 피드백 제어 루프는 실질적으로 독립적으로 작동하도록 구성된, 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 제 1 피드백 제어 루프는 제 1 요소 레벨 피드백 제어 루프를 포함하고;
상기 제 2 피드백 제어 루프는 제 2 요소 레벨 피드백 제어 루프를 포함하고;
상기 장치는
상기 제 1 전력 증폭 시스템 및 상기 제 2 전력 증폭 시스템에 커플링된 어레이 레벨 컴포넌트; 및
상기 제 1 안테나 요소, 상기 제 2 안테나 요소, 및 상기 어레이 레벨 컴포넌트에 커플링된 어레이 레벨 제어기를 더 포함하고, 상기 어레이 레벨 제어기는 상기 제 1 안테나 요소에 대응하는 신호 및 상기 제 2 안테나 요소에 대응하는 다른 신호에 기초하여 상기 어레이 레벨 컴포넌트를 조정하도록 구성된, 장치.
제 1 항에 있어서,
다수의 안테나 요소를 포함하는 상기 안테나 어레이로서, 상기 다수의 안테나 요소는 상기 적어도 하나의 출력 노드에 커플링된 상기 안테나 요소를 포함하는, 상기 안테나 어레이; 및
상기 안테나 어레이에 커플링된 무선 인터페이스 디바이스로서, 상기 무선 인터페이스 디바이스는 상기 전력 증폭 시스템을 포함하고 상기 전력 증폭 시스템을 사용하여 상기 안테나 어레이를 통해 무선 신호를 송신하도록 구성된, 상기 무선 인터페이스 디바이스를 더 포함하는, 장치.
전력 증폭기 제어를 위한 장치로서,
안테나 어레이의 안테나 요소; 및
전력 증폭 시스템으로서,
적어도 하나의 입력 노드;
상기 안테나 요소에 커플링된 적어도 하나의 출력 노드;
상기 적어도 하나의 입력 노드와 상기 적어도 하나의 출력 노드 사이에 전파하는 신호를 증폭하기 위한 증폭 수단;
적어도 하나의 피드백 노드;
상기 증폭 수단에 제어 전압을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 제어 노드; 및
상기 적어도 하나의 제어 노드를 사용하여 상기 적어도 하나의 피드백 노드에 존재하는 전압 레벨을 제어하기 위한 피드백 수단을 포함하는, 상기 전력 증폭 시스템
을 포함하는, 전력 증폭기 제어를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 피드백 수단은 상기 적어도 하나의 피드백 노드에 존재하는 상기 전압 레벨의 피크 값을 검출하기 위한 검출 수단을 포함하는, 전력 증폭기 제어를 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 피드백 수단은
상대 크기 신호를 생성하기 위해 상기 피크 값과 임계값을 비교하기 위한 비교 수단; 및
상기 상대 크기 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 제어 노드의 상기 제어 전압을 확립하기 위한 로직 수단을 포함하는, 전력 증폭기 제어를 위한 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 안테나 요소는 제 1 안테나 요소를 포함하고;
상기 전력 증폭 시스템은 제 1 전력 증폭 시스템을 포함하고;
상기 장치는
상기 안테나 어레이의 제 2 안테나 요소;
상기 제 2 안테나 요소에 커플링된 제 2 전력 증폭 시스템;
어레이 레벨 컴포넌트; 및
상기 제 1 안테나 요소에 대응하는 값 및 상기 제 2 안테나 요소에 대응하는 다른 값에 기초하여 상기 어레이 레벨 컴포넌트의 동작을 제어하기 위한 어레이 레벨 피드백 수단을 더 포함하는, 전력 증폭기 제어를 위한 장치.
안테나 어레이에 커플링된 전력 증폭기를 제어하는 방법으로서,
전력 증폭기 브랜치에 입력 신호를 제공하는 단계;
출력 신호를 생성하기 위해 상기 입력 신호를, 상기 전력 증폭기 브랜치에 의해, 증폭하는 단계;
상기 전력 증폭기 브랜치로부터 피드백 신호를 획득하는 단계;
상기 피드백 신호 및 임계값에 기초하여 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 제어 신호에 기초하여 상기 전력 증폭기 브랜치의 제어 전압을 조정하는 단계; 및
상기 안테나 어레이의 안테나 요소에 상기 출력 신호를 커플링하는 단계
를 포함하는, 전력 증폭기를 제어하는 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 획득하는 단계는 상기 전력 증폭기 브랜치의 트랜지스터의 드레인 단자에 대응하는 전압 레벨을, 상기 피드백 신호로서, 감지하는 단계를 포함하는, 전력 증폭기를 제어하는 방법
제 27 항에 있어서,
상기 생성하는 단계는
상기 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 대응하는 상기 전압 레벨의 피크값을 검출하는 단계;
상기 피크값과 상기 임계값을 비교하는 단계; 및
상기 비교에 기초하여, 상기 피크값을 상기 임계값 미만으로 유지하기 위해 상기 제어 신호를 확립하는 단계를 포함하는, 전력 증폭기를 제어하는 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 제어 전압은 상기 전력 증폭기 브랜치의 바이어스 전압 또는 공급 전압 중 적어도 하나를 포함하는, 전력 증폭기를 제어하는 방법.
전력 증폭기 제어를 위한 장치로서,
제 1 바이어스 전압 노드;
제 2 바이어스 전압 노드;
플러스 입력 노드 및 마이너스 입력 노드;
플러스 출력 노드 및 마이너스 출력 노드;
소스 단자, 드레인 단자, 및 게이트 단자를 포함하는 제 1 플러스 트랜지스터로서, 상기 소스 단자는 접지 노드에 커플링되고, 상기 게이트 단자는 상기 플러스 입력 노드 및 상기 제 1 바이어스 전압 노드에 커플링되는, 상기 제 1 플러스 트랜지스터;
소스 단자, 드레인 단자, 및 게이트 단자를 포함하는 제 1 마이너스 트랜지스터로서, 상기 소스 단자는 상기 접지 노드에 커플링되고, 상기 게이트 단자는 상기 마이너스 입력 노드 및 상기 제 1 바이어스 전압 노드에 커플링되는, 상기 제 1 마이너스 트랜지스터;
소스 단자, 드레인 단자, 및 게이트 단자를 포함하는 제 2 플러스 트랜지스터로서, 상기 소스 단자는 상기 제 1 플러스 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 커플링되고, 상기 드레인 단자는 상기 플러스 출력 노드에 커플링되고 상기 게이트 단자는 상기 제 2 바이어스 전압 노드에 커플링되는, 상기 제 2 플러스 트랜지스터;
소스 단자, 드레인 단자, 및 게이트 단자를 포함하는 제 2 마이너스 트랜지스터로서, 상기 소스 단자는 상기 제 1 마이너스 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 커플링되고, 상기 드레인 단자는 상기 마이너스 출력 노드에 커플링되고 상기 게이트 단자는 상기 제 2 바이어스 전압 노드에 커플링되는, 상기 제 2 마이너스 트랜지스터; 및
상기 제 1 바이어스 전압 노드 또는 상기 제 2 바이어스 전압 노드 중 적어도 하나에 커플링된 전력 증폭기 제어기로서, 상기 전력 증폭기 제어기는
상기 제 2 플러스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링된 플러스 피크 검출기로서, 상기 플러스 피크 검출기는 플러스 피크 값을 검출하도록 구성된, 상기 플러스 피크 검출기; 및
상기 제 2 마이너스 트랜지스터의 드레인 단자에 커플링된 마이너스 피크 검출기로서, 상기 마이너스 피크 검출기는 마이너스 피크 값을 검출하도록 구성된, 상기 마이너스 피크 검출기를 포함하고,
상기 플러스 피크 값 및 상기 마이너스 피크 값에 기초하여 상기 제 1 바이어스 전압 노드 또는 상기 제 2 바이어스 전압 노드 중 적어도 하나에 인가되는 제어 전압을 조정하도록 구성된, 상기 전력 증폭기 제어기
를 포함하는, 전력 증폭기 제어를 위한 장치.