特許 6648902 マルチ状態スイッチモード電力増幅器システムおよびそれらの動作方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6648902

(24)【登録日】2020年1月20日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】マルチ状態スイッチモード電力増幅器システムおよびそれらの動作方法

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20200203BHJP

   H03F 1/32 20060101ALI20200203BHJP

   H03F 3/217 20060101ALI20200203BHJP

   H03F 3/68 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/02

   H03F1/32

   H03F3/217 180

   H03F3/68 220

【請求項の数】21

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-234232(P2014-234232)

(22)【出願日】2014年11月19日

(65)【公開番号】特開2015-109646(P2015-109646A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2017年10月27日

(31)【優先権主張番号】13306660.5

(32)【優先日】2013年12月3日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504199127

【氏名又は名称】エヌエックスピー ユーエスエイ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＮＸＰ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ジョセフ シュタウディンガー

(72)【発明者】

【氏名】デイモン ジー ホームズ

(72)【発明者】

【氏名】ジャン−クリストフ ナナン

(72)【発明者】

【氏名】ユーグ ボラトン

【審査官】 工藤 一光

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第４９９４７６０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０１２６２２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０９４２６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／１２９７２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−７７７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１６７４３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第４７４８４２１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ１／０２

Ｈ０３Ｆ１／３２

Ｈ０３Ｆ３／２１７

Ｈ０３Ｆ３／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅器であって、
Ｎ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチを備え、前記ＳＭＰＡブランチは、少なくとも、
第１のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第１の駆動信号入力部と、
１つの第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第１のＳＭＰＡブランチと、
第２のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第２の駆動信号入力部と、
１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第２のＳＭＰＡブランチと、
１つの無線周波数（ＲＦ）信号入力部および２×Ｎ個の駆動信号出力部を有するモジュールであって、各駆動信号出力部は前記２×Ｎ個の駆動信号入力部のうちの異なる駆動信号入力部に結合されており、前記モジュールは、前記ＲＦ信号入力部においてＲＦ入力信号を受信し、前記ＲＦ入力信号をサンプリングして、結果として一連のサンプルを得て、前記２×Ｎ個の駆動信号出力部において、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチの各々に前記駆動信号を提供するように構成されており、前記駆動信号の状態は、前記モジュールによって処理されたサンプルの大きさに応じて決まる、モジュールとを含む、増幅器。

【請求項2】

前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチは、一度に前記第１のＳＭＰＡブランチおよび前記第２のＳＭＰＡブランチのうちの一方だけが非ゼロＳＭＰＡブランチ出力信号を出力するように制御されており、
前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチは、
第３のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第３の駆動信号入力部と、
１つの第３のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第３の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第３のＳＭＰＡブランチは、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部において、前記第１の電圧レベルの第３のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第３の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第３のＳＭＰＡブランチは、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部において、前記第２の電圧レベルの第３のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第３のＳＭＰＡブランチをさらに備える、請求項１に記載の増幅器。

【請求項3】

Ｎ個の合成器入力部、合成器出力部、加算ノード、および位相変換器を有する合成器をさらに備え、
前記合成器入力部の各々は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部のうちの異なるＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、前記合成器は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチのすべてからの前記ＳＭＰＡブランチ出力信号を合成して、前記合成器出力部において、合成出力信号を生成するように構成されており、
前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部および第２のＳＭＰＡブランチ出力部は前記加算ノードに結合されており、
前記加算ノードは前記合成器出力部に結合されており、
前記位相変換器の第１の端子は前記加算ノードに結合されており、
前記位相変換器の第２の端子は、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、前記位相変換器は、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力信号に位相遅延を適用するように構成されており、それによって、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力信号は、前記加算ノードにおいて、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号および前記第２のＳＭＰＡブランチ出力信号と同相で合成される、請求項２に記載の増幅器。

【請求項4】

前記合成器出力部に結合されている再構成フィルタであって、前記再構成フィルタは、前記合成出力信号に対してバンドパスフィルタリングを行うように構成されている、再構成フィルタをさらに備える、請求項３に記載の増幅器。

【請求項5】

前記モジュールは、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチのうちの一方だけが非ゼロＳＭＰＡブランチ出力信号を出力するように、前記駆動信号を提供する、請求項２に記載の増幅器。

【請求項6】

前記モジュールが前記駆動信号を提供することによって、前記合成器が、２×Ｎ＋１個の不均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成する、請求項３に記載の増幅器。

【請求項7】

前記モジュールが前記駆動信号を提供することによって、前記合成器が、２×Ｎ＋１個の均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成すること、請求項３に記載の増幅器。

【請求項8】

前記第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡと、第２のＳＭＰＡと、タップ付き第１変圧器とを備え、前記第１のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第１の駆動信号入力部のうちの一方に結合されており、前記第２のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第１の駆動信号入力部のうちの他方に結合されており、前記第１のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルの第１の端部に結合されており、前記第２のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルの第２の端部に結合されており、第１のＤＣ電圧が前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルのタップに結合されており、前記タップ付き第１変圧器の第２のコイルが前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、
前記第２のＳＭＰＡブランチは、第３のＳＭＰＡと、第４のＳＭＰＡと、タップ付き第２変圧器とを備え、前記第３のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第２の駆動信号入力部のうちの一方に結合されており、前記第４のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第２の駆動信号入力部のうちの他方に結合されており、前記第３のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルの第１の端部に結合されており、前記第４のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルの第２の端部に結合されており、前記第１のＤＣ電圧とは異なる第２のＤＣ電圧が前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルのタップに結合されており、前記タップ付き第２変圧器の第２のコイルが前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されている、請求項１に記載の増幅器。

【請求項9】

前記第１の電圧レベルは前記第３の電圧レベルよりも小さな大きさの絶対値を有し、前記第２の電圧レベルは前記第４の電圧レベルよりも小さな大きさの絶対値を有し、前記より小さな大きさの絶対値は、前記第１のＳＭＰＡブランチのＳＭＰＡ間および第２のＳＭＰＡブランチのＳＭＰＡ間の特定の寸法比、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチに提供される異なるＤＣ電圧、ならびに、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチの変圧器の特定の巻数比のうちの１つ以上を選択することによって達成される、請求項１に記載の増幅器。

【請求項10】

増幅器であって、１つの無線周波数（ＲＦ）信号入力部および２×Ｎ個の駆動信号出力部を有するモジュールであって、Ｎは１よりも大きく、前記モジュールは、前記ＲＦ信号入力部においてＲＦ入力信号を受信し、前記ＲＦ入力信号をサンプリングして、結果として一連のサンプルを得て、前記２×Ｎ個の駆動信号出力部において、Ｎ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチの各々に駆動信号を提供するように構成されており、前記駆動信号の状態は、前記モジュールによって処理されたサンプルの大きさに応じて決まる、モジュールと、
前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチであって、前記ＳＭＰＡブランチは、
少なくとも、
第１のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第１の駆動信号入力部と、
１つの第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第１のＳＭＰＡブランチと、
第２のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第２の駆動信号入力部と、
１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第２のＳＭＰＡブランチとを含む、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチと、
Ｎ個の合成器入力部および合成器出力部を有する合成器であって、前記合成器入力部の各々は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部のうちの異なるＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、前記合成器は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチのすべてからの前記ＳＭＰＡブランチ出力信号を合成して、前記合成器出力部において、合成出力信号を生成するように構成されており、前記合成出力信号は、２×Ｎ＋１個の量子化状態のうちの１つを有してもよい、合成器とを備える、増幅器。

【請求項11】

前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチは、一度に前記第１のＳＭＰＡブランチおよび前記第２のＳＭＰＡブランチのうちの一方だけが非ゼロＳＭＰＡブランチ出力信号を出力するように制御されており、
前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチは、
第３のＳＭＰＡブランチであって、
２つの第３の駆動信号入力部と、
１つの第３のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、
前記２つの第３の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第３のＳＭＰＡブランチは、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部において、前記第１の電圧レベルの第３のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、
前記２つの第３の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第３のＳＭＰＡブランチは、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部において、前記第２の電圧レベルの第３のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第３のＳＭＰＡブランチをさらに備える、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項12】

前記合成器は、加算ノードおよび位相変換器をさらに備え、
前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部および第２のＳＭＰＡブランチ出力部は前記加算ノードに結合されており、
前記加算ノードは前記合成器出力部に結合されており、
前記位相変換器の第１の端子は前記加算ノードに結合されており、
前記位相変換器の第２の端子は、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、
前記位相変換器は、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力信号に位相遅延を適用するように構成されており、それによって、前記第３のＳＭＰＡブランチ出力信号は、前記加算ノードにおいて、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号および前記第２のＳＭＰＡブランチ出力信号と同相で合成される、請求項１１に記載の増幅器。

【請求項13】

前記モジュールは、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチのうちの一方だけが非ゼロＳＭＰＡブランチ出力信号を出力するように、前記駆動信号を提供する、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項14】

前記モジュールが前記駆動信号を提供することによって、前記合成器が、２×Ｎ＋１個の不均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成する、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項15】

前記モジュールが前記駆動信号を提供することによって、前記合成器が、２×Ｎ＋１個の均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成する、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項16】

前記第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡと、第２のＳＭＰＡと、タップ付き第１変圧器とを備え、前記第１のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第１の駆動信号入力部のうちの一方に結合されており、前記第２のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第１の駆動信号入力部のうちの他方に結合されており、前記第１のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルの第１の端部に結合されており、前記第２のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルの第２の端部に結合されており、第１のＤＣ電圧が前記タップ付き第１変圧器の第１のコイルのタップに結合されており、前記タップ付き第１変圧器の第２のコイルが前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、
前記第２のＳＭＰＡブランチは、第３のＳＭＰＡと、第４のＳＭＰＡと、タップ付き第２変圧器とを備え、前記第３のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第２の駆動信号入力部のうちの一方に結合されており、前記第４のＳＭＰＡの入力部は前記２つの第２の駆動信号入力部のうちの他方に結合されており、前記第３のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルの第１の端部に結合されており、前記第４のＳＭＰＡの出力部は前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルの第２の端部に結合されており、前記第１のＤＣ電圧とは異なる第２のＤＣ電圧が前記タップ付き第２変圧器の第１のコイルのタップに結合されており、前記タップ付き第２変圧器の第２のコイルが前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部に結合されている、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項17】

前記第１の電圧レベルは前記第３の電圧レベルよりも小さな大きさの絶対値を有し、前記第２の電圧レベルは前記第４の電圧レベルよりも小さな大きさの絶対値を有し、前記より小さな大きさの絶対値は、前記第１のＳＭＰＡブランチのＳＭＰＡ間および第２のＳＭＰＡブランチのＳＭＰＡ間の特定の寸法比、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチに提供される異なるＤＣ電圧、ならびに、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチの変圧器の特定の巻数比のうちの１つ以上を選択することによって達成される、請求項１０に記載の増幅器。

【請求項18】

増幅器によって実行される、経時変化する信号を増幅するための方法であって、前記方法は、
前記増幅器のＮ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチによって駆動信号の組合せを受信するステップであって、Ｎは１よりも大きく、各ＳＭＰＡブランチは、２つの駆動信号入力部であって、それによって、前記増幅器が合計２×Ｎ個の駆動信号入力部を有する、２つの駆動信号入力部と、１つのＳＭＰＡブランチ出力部であって、それによって、前記増幅器が合計Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部を有する、１つのＳＭＰＡブランチ出力部とを含む、受信するステップと、
第１のＳＭＰＡブランチの前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチによって、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、
前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチによって、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、
第２のＳＭＰＡブランチの前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチによって、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、
前記２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチによって、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと
ＲＦ入力信号を受信するステップと、
前記ＲＦ入力信号をサンプリングするステップであって、結果として一連のサンプルを得る、ステップと
前記駆動信号の組合せを前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチの各々に提供するステップであって、前記駆動信号の状態は、処理されたサンプルの大きさに応じて決まる、ステップとを備える、方法。

【請求項19】

前記駆動信号は、前記第１のＳＭＰＡブランチおよび第２のＳＭＰＡブランチのうちの一方だけが非ゼロＳＭＰＡブランチ出力信号を出力するように提供される、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

合成出力信号を生成するために前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号および第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を合成するステップをさらに備え、前記駆動信号の組合せが提供されることによって、前記増幅器が、２×Ｎ＋１個の不均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成する、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

合成出力信号を生成するために前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号および第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を合成するステップをさらに備え、前記駆動信号の組合せが提供されることによって、前記増幅器が、２×Ｎ＋１個の均一量子化状態のうちのいずれかの状態を有する前記合成出力信号を生成する、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、概してスイッチモード電力増幅器およびそれらの動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤレス無線周波数（ＲＦ）通信は、本質的に、デジタルベースバンド情報を、空気界面を介して送信および受信するのに適した高電力変調ＲＦ信号に変換することを伴う。任意のＲＦ通信システムにおいて、システムの電力増幅器は、通信されることになる信号を、信号が送信のためにアンテナに提供される前に増幅するにあたって重要な役割を果たす。様々な一般的なタイプの電力増幅器がＲＦ通信に使用されており、最も一般的なタイプは、アナログ設計（たとえば、Ａ級、Ｂ級、ＡＢ級、およびＣ級）またはスイッチング設計（たとえば、Ｄ級およびＥ級）を有するものとして分類されている。

【0003】

なお、並列に結合された電界効果トランジスタからの出力信号を組合せるための装置およびその方法について、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第４，９９４，７６０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電力増幅器は、送信システムによって消費される総電力の相当部分を消費する傾向にある。それゆえ、電力増幅器の効率（すなわち、増幅器出力信号の電力を、増幅器によって消費される総電力で除算した値）は、設計者が一貫して増大させようと努めている増幅器品質である。しかしながら、増幅器性能を考慮することも重要であり、理論効率が高い多くの増幅器設計は、特徴として性能が低くなっている場合がある。たとえば、理論効率が相対的に高いいくつかの級の増幅器は、線形性、歪み、帯域幅などに関して相対的に性能が劣る場合がある。ＲＦ電力増幅器の効率および性能の両方を最適化することが強く所望されているため、ＲＦ電力増幅器の設計者は、より効率的でより性能の高い増幅器設計を開発するよう努力し続けている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、増幅器であって、Ｎ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチを備え、前記ＳＭＰＡブランチは、少なくとも、第１のＳＭＰＡブランチであって、２つの第１の駆動信号入力部と、１つの第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第１のＳＭＰＡブランチと、第２のＳＭＰＡブランチであって、２つの第２の駆動信号入力部と、１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第２のＳＭＰＡブランチとを含むことを要旨とする。

【0007】

請求項１０に記載の発明は、増幅器であって、１つの無線周波数（ＲＦ）信号入力部および２×Ｎ個の駆動信号出力部を有するモジュールであって、Ｎは１よりも大きく、前記モジュールは、前記ＲＦ信号入力部においてＲＦ入力信号を受信し、前記ＲＦ入力信号をサンプリングして、結果として一連のサンプルを得て、前記２×Ｎ個の駆動信号出力部において、Ｎ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチの各々に駆動信号を提供するように構成されており、任意の所与の時点における前記駆動信号の状態は、前記モジュールによって処理されているサンプルの大きさに応じて決まる、モジュールと、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチであって、前記ＳＭＰＡブランチは、少なくとも、第１のＳＭＰＡブランチであって、２つの第１の駆動信号入力部と、１つの第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチは、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第１のＳＭＰＡブランチと、第２のＳＭＰＡブランチであって、２つの第２の駆動信号入力部と、１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含み、前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されており、前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチは、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている、第２のＳＭＰＡブランチとを含む、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチと、Ｎ個の合成器入力部および合成器出力部を有する合成器であって、前記合成器入力部の各々は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部のうちの異なるＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、前記合成器は、前記Ｎ個のＳＭＰＡブランチのすべてからの前記ＳＭＰＡブランチ出力信号を合成して、前記合成器出力部において、合成出力信号を生成するように構成されており、前記合成出力信号は、任意の所与の時点において、２×Ｎ＋１個の量子化状態のうちの１つを有してもよいことを要旨とする。

【0008】

請求項１８に記載の発明は、増幅器によって実行される、経時変化する信号を増幅するための方法であって、前記方法は、前記増幅器のＮ個のスイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）ブランチによって駆動信号の組合せを受信するステップであって、Ｎは１よりも大きく、各ＳＭＰＡブランチは、２つの駆動信号入力部であって、それによって、前記増幅器が合計２×Ｎ個の駆動信号入力部を有する、２つの駆動信号入力部と、１つのＳＭＰＡブランチ出力部であって、それによって、前記増幅器が合計Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部を有する、１つのＳＭＰＡブランチ出力部とを含む、受信するステップと、第１のＳＭＰＡブランチの前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチによって、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、前記２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、前記第１のＳＭＰＡブランチによって、前記第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの前記第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、第２のＳＭＰＡブランチの前記２つの第２の駆動信号入力部において前記駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチによって、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップと、前記２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第２の組合せを受信することに応答して、前記第２のＳＭＰＡブランチによって、前記第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップとを備える、ことを要旨とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】例示的な一実施形態に応じた、マルチ状態スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）システムの概略図。

【図2】３つのブランチＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を７つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる第１の例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル。

【図3】例示的な一実施形態に応じた、均一量子化を実装する３つのブランチのＳＭＰＡシステムの７つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ。

【図4】３つのブランチのＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を７つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる第２の例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル。

【図5】４つのブランチのＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を９つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる一例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル。

【図6】例示的な一実施形態に応じた、均一量子化を実装する４つのブランチのＳＭＰＡシステムの９つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ。

【図7】例示的な一実施形態に応じた、不均一量子化を実施する３つのブランチのＳＭＰＡシステムの７つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ。

【図8】別の例示的な実施形態に応じた、マルチ状態ＳＭＰＡシステムの概略図。

【図9】２つの並列ＳＭＰＡブランチを有する４つのブランチのＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を均一量子化による９つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる一例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル。

【図10】例示的な一実施形態に応じた、マルチ状態ＳＭＰＡシステムを動作させるための方法のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書に記載する実施形態は、スイッチモード電力増幅器（ＳＭＰＡ）システムおよびそれらの動作方法を含み、これらは、無線周波数（ＲＦ）信号などの経時変化する信号を増幅するように構成されている。本質的に、本明細書に記載するＳＭＰＡシステム実施形態は、ＲＦデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）機能を実装する。より具体的には、本明細書に記載するＳＭＰＡシステム実施形態は、複数の並列なＳＭＰＡブランチ（枝部）を駆動するために、ＲＦ信号が符号化される前にオーバーサンプリングおよび量子化される通信システム内で使用するのに特に適し得る。各ＳＭＰＡブランチは、ＳＭＰＡブランチのＳＭＰＡ（たとえば、トランジスタ）に提供される駆動信号に基づいて直流（ＤＣ）入力電圧を増幅出力信号に変換するように構成されている。ＳＭＰＡシステムはさらに、複数の電圧レベルまたは状態間で変調され得る電圧レベルを有するＲＦ出力信号を生成するために、複数のＳＭＰＡブランチからの出力信号を組合せる。結果生じるＲＦ出力信号は、再構成フィルタを用いて再構成され得る。

【0011】

下記により詳細に説明するように、ＳＭＰＡシステム内で利用されるＳＭＰＡ「ブランチ」の数Ｎにより、量子化出力信号の状態の数Ｍが決まる。より具体的には、量子化出力信号の状態の数Ｍは、一実施形態において、少なくとも２×Ｎ＋１に等しい。様々な実施形態に応じて、Ｎは１よりも大きい任意の整数であり得るが、Ｎはまた、（あまり有用でない可能性はあるものの）１ほどに小さくてもよい。たとえば、Ｎ＝２である場合、ＳＭＰＡシステムの一実施形態は、少なくとも５つの別個の量子化状態を有する出力信号を生成することが可能である。同様に、Ｎ＝３である場合、ＳＭＰＡシステムの一実施形態は、少なくとも７つの別個の量子化状態を有する出力信号を生成することが可能であり、Ｎ＝４である場合、ＳＭＰＡシステムの一実施形態は、少なくとも９つの別個の量子化状態を有する出力信号を生成することが可能であり、以下同様である。ＳＭＰＡブランチの数は、任意であると考えられてもよい。より多数のブランチが、より高いコード化効率をもたらすことができるため、有利であり得る。しかしながら、より多数のブランチを有するシステムは、その性質によって、より少数のブランチを有するシステムよりも大きく、より複雑になる。いずれにせよ、本発明の主題は、任意の数のＳＭＰＡブランチを有するシステムの実施形態を含むように意図されている。

【0012】

図１は、例示的な一実施形態に応じた、マルチ状態ＳＭＰＡシステム１００の概略図である。ＳＭＰＡシステム１００は、量子化器／符号化器（ＱＥ）モジュール１１０と、Ｎ個のＳＭＰＡブランチ１２０、１２１、１２２と、出力合成器１６０と、再構成フィルタ１９２とを含む。下記により詳細に説明するように、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は、一実施形態において、Ｄ級プッシュプル増幅器の形態で実装されてもよい。より具体的には、図１に示すＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２の実施形態の回路トポロジは、一般的な電圧モードＤ級増幅器のものと一致する。しかしながら、下記により詳細に説明するように、入力信号駆動は、Ｄ級増幅器の従来の入力信号駆動とは異なる。図１は、ＳＭＰＡシステム１００を、３つのＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２を含む（Ｎ＝３）ものとして示しているが、ＳＭＰＡシステムの他の実施形態は、３つよりも多いまたは少ないＳＭＰＡブランチを含んでもよいことを理解されたい。ＳＭＰＡシステムの一実施形態の明快な例を説明するために、図１〜図４は、３つのブランチＳＭＰＡシステム（たとえば、図１のＳＭＰＡシステム１００）に関連して説明される。しかしながら、本明細書における記載に基づいて、Ｎは任意の実効的な整数であってもよい（たとえば、２以上１０以下の整数であるが、Ｎはまた、１０より大きくてもよい）ことを、当業者であれば理解されるであろう。

【0013】

ＱＥモジュール１１０は、入力ノード１０２においてＲＦ入力信号を受信し、一連のサンプルを生成するために信号をサンプリングするように構成されている。たとえば、ＱＥモジュール１１０は、ＲＦ入力信号の電圧の大きさを周期的にサンプリングし、測定されたＲＦ信号の大きさを示すサンプル（あるサンプリングレートにおける）を生成するように構成されてもよい。代替的に、ＱＥモジュール１１０は、ＲＦ入力信号の電圧をサンプリングするように構成されてもよい。いずれの手法においても、ＱＥモジュール１１０は本質的に、そのサンプリングレートにおいてＲＦ入力信号をサンプリングするように構成されている。一実施形態に応じて、サンプリングレートは、ＲＦ信号の基本周波数よりも高い。より具体的には、サンプリングレートは、少なくともナイキストサンプリング定理を満たす程度に十分高くなるように選択される。特定の一実施形態に応じて、サンプリングレートは、ＲＦ信号の基本周波数の約４倍である。代替の実施形態において、サンプリングレートはより高くてもよく、またはより低くてもよい（たとえば、基本周波数の約２倍程度の低さであってもよい）。ＱＥモジュール１１０は、たとえば、シグマデルタＡＤＣなどのアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を使用してサンプリングを実行してもよいが、他のタイプのＡＤＣが使用されてもよい。

【0014】

一実施形態に応じて、ＱＥモジュール１１０は、一連の量子化デジタル値を生成するために、一連のサンプル内のサンプルを量子化するようにさらに構成されており、量子化デジタル値の量子化状態の数は、出力信号量子化状態の数（たとえば、一実施形態において、少なくとも２×Ｎ＋１）に対応する。ＱＥモジュール１１０は、各ビットがシステムの別個の電力増幅器（ＰＡ）１２３〜１２８に対する駆動信号に対応するマルチビット符号化値を生成するために、各量子化デジタル値を符号化するようにさらに構成されている。従って、３つのＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２および６つの対応するＰＡ１２３〜１２８を含むシステム１００において、各符号化値は少なくとも６ビットを含んでもよい。各符号化値に対応する駆動信号は、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２の駆動信号入力１４１〜１４６に実質的に並列に提供される。一実施形態に応じて、また後により詳細に説明するように、後に位相変換器１６５、１６６によって適用される位相シフト、および、出力合成器１６０内で生じる位相シフトを補償するために、駆動信号は、駆動信号入力１４１〜１４６に提供されるときに位相オフセットを有してもよく、「実質的に並列に」という用語は、駆動信号の提供が位相オフセットされている場合があることを反映するように意図されている。

【0015】

各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は、相補的なＰＡの対（すなわち、対１２３、１２４、対１２５、１２６、および対１２７、１２８）を含む。ＰＡ１２３〜１２８の各々は、たとえば、１つ以上の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（たとえば、金属酸化膜半導体ＦＥＴ（ＭＯＳＦＥＴ））またはバイポーラトランジスタを含んでもよい。一実施形態に応じて、トランジスタは、側方拡散ＭＯＳ（ＬＤＭＯＳ）トランジスタまたは仮像高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）のトランジスタのような、エンハンスメントモードタイプのデバイスであるように選択される。代替的に、デプレッションモードタイプのデバイスが使用されてもよい。デバイスは、シリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、または他のタイプの半導体基板上に作製されてもよい。

【0016】

本明細書において、各対の中のＰＡ１２３〜１２８は、記号表示「Ａ」および「Ｂ」を使用して互いから区別される。さらに、異なるＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２の中のＰＡ１２３〜１２８は本明細書において、記号表示「−１」、「−２」、および「−Ｎ」を使用して互いから区別される。従って、たとえば、第１のＰＡブランチ１２０の２つのＰＡ１２３、１２４は「ＰＡ Ａ−１」１２３および「ＰＡ Ｂ−１」１２４と指定され、第２のＰＡブランチ１２１の２つのＰＡ１２５、１２６は「ＰＡ Ａ−２」１２５および「ＰＡ Ｂ−２」１２６と指定され、第ＮのＰＡブランチ１２０の２つのＰＡ１２７、１２８は「ＰＡ Ａ−Ｎ」１２７および「ＰＡ Ｂ−Ｎ」１２８と指定される。さらに、各ＰＡ１２３〜１２８は単一の増幅器段を含むものとして示されているが、各ＰＡ１２３〜１２８は、様々な実施形態において、所望の出力電力レベルに達するための複数の直列接続増幅器段（たとえば、前置増幅器および終段増幅器を含む）を有して実装されてもよい。

【0017】

一実施形態に応じて、ＳＭＰＡブランチ１２０内のＰＡ１２３と、ＰＡ１２４とは寸法（サイズ）が等しく、ＳＭＰＡブランチ１２１内のＰＡ１２５と、ＰＡ１２６とは寸法が等しく、ＳＭＰＡブランチ１２２内のＰＡ１２７と、ＰＡ１２８とは寸法が等しい。しかしながら、一実施形態において、異なるＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２内のＰＡ１２３〜１２８は互いに寸法が異なる。たとえば、ＰＡ１２３〜１２８の相対寸法比は、ａ）Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ａ−１ １２３}＝Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ｂ−１ １２４}＝１、ｂ）Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ａ−２ １２５}＝Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ｂ−２ １２６}＝２、およびｃ）Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ａ−Ｎ １２７}＝Ｓｉｚｅ_{ＰＡ Ｂ−Ｎ １２８}＝３／２であってもよい。言い換えれば、ＳＭＰＡブランチ１２１内のＰＡ１２５、１２６の寸法はＳＭＰＡブランチ１２０内のＰＡ１２３、１２４の寸法の２倍であり、ＳＭＰＡブランチ１２２内のＰＡ１２７、１２８の寸法はＳＭＰＡブランチ１２０内のＰＡ１２３、１２４の寸法の１．５倍である。代替の実施形態において、ＰＡ１２３〜１２８の寸法比は、上記に与えられた例とは異なってもよく、または、異なるＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２内のＰＡ１２３〜１２８の寸法が等しくてもよい。

【0018】

各ＰＡ１２３〜１２８は、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２に関連付けられている２つの駆動信号入力１４１〜１４６のうちの１つと、２つのＰＡ出力ノード（ラベリングなし）のうちの１つとの間に結合されている。より具体的には、図１に示すように、第１のＳＭＰＡブランチ１２０は、駆動信号入力１４１と第１のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ａ−１ １２３と、駆動信号入力１４２と第２のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ｂ−１ １２４とを含む。同様に、第２のＳＭＰＡブランチ１２１は、駆動信号入力部１４３と第３のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ａ−２ １２５と、駆動信号入力部１４４と第４のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ｂ−２ １２６とを含む。最後に、第Ｎの（たとえば、第３の）ＳＭＰＡブランチ１２２は、駆動信号入力部１４５と第５のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ａ−Ｎ １２７と、駆動信号入力部１４６と第６のＰＡ出力ノードとの間に結合されているＰＡ Ｂ−Ｎ １２８とを含む。

【0019】

加えて、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は、ＤＣ電圧入力部１３０〜１３２を通じてＤＣ電圧Ｖ_ＤＤを受け取る。図１に示すように、たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０は電圧入力部１３０を通じて第１のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ１を受け取り、ＳＭＰＡブランチ１２１は電圧入力部１３１を通じて第２のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ２を受け取り、ＳＭＰＡブランチ１２２は電圧入力部１３２を通じて第Ｎ（たとえば、第３）のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤＮを受け取る。入力ＤＣ電圧の大きさは一実施形態においては（たとえば、後に図３および図６に関連して説明するように）実質的に等しくてもよく（たとえば、Ｖ_ＤＤ１＝Ｖ_ＤＤ２＝Ｖ_ＤＤＮ）、または、他の実施形態においては（たとえば、後に図７に関連して説明するように）互いに異なってもよい。

【0020】

一実施形態に応じて、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は、図１に示すように、Ｄ級増幅器構造を有する。より具体的には、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２はタップ付き変圧器１６２、１６３、１６４（たとえば、センタータップ付き変圧器またはバラン）とともに、上述のように、一対のＰＡ１２３〜１２８を含む。一実施形態に応じて、各変圧器１６２〜１６４は、第１のコイルであって、その第１の端子が各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２のＰＡ１２３、１２５、１２７の第１の増幅器の出力に結合されており、第２の端子が各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２のＰＡ１２４、１２６、１２８の第２の増幅器の出力に結合されている、センタータップ付きの第１のコイルを含む。加えて、各変圧器１６２〜１６４は、第１のコイルと誘導結合されており、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２のＳＭＰＡブランチ出力１５１、１５２、１５３に結合されている第１の端子と、電圧基準（たとえば、グランド）に結合されている第２の端子とを含む第２のコイルを含む。各変圧器１６２〜１６４の巻数比は、ＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３において所望の出力電圧を生成するように選択される。たとえば、巻数比は２：１または任意の他の比であってもよい。加えて、電圧入力１３０〜１３２を通じてＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２に供給される各入力ＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ１、Ｖ_ＤＤ２、Ｖ_ＤＤＮは、一実施形態に応じて、変圧器１６２〜１６４の第１のコイルのセンタータップにおいて提供される。代替的に、入力ＤＣ電圧は、異なるタップ位置において第１のコイルに沿って提供されてもよい。

【0021】

一実施形態に応じて、各ＰＡ１２３〜１２８のトランジスタは、線形領域においては動作されるのではなく、飽和領域（すなわち、完全に「オン」にスイッチされる）または非アクティブ（すなわち、完全に「オフ」にスイッチされる）のいずれかにおいて、駆動信号入力１４１〜１４６に供給される駆動信号を介して動作される。さらに、各ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２のＰＡ１２３〜１２８はプッシュプル対として動作され、各ＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３において生成される出力信号の電圧は、ＰＡ１２３〜１２８に対する駆動信号（すなわち、駆動信号入力１４１〜１４６において提供される駆動信号）の状態、および、電圧入力１３０〜１３２を通じて供給される入力ＤＣ電圧の大きさに応じて決まる。より具体的には、一実施形態において、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２内の両方のＰＡが実質的にオフであり、従って、ＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３において実質的にゼロ電圧が生成されるように、または、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２内の他方のＰＡが飽和領域において動作している（すなわち、完全に「オン」である）間に、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２内のＰＡのうちの一方が実質的にオフであり、従って、ＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３において（いずれのＰＡが駆動されているかに応じて）正電圧信号もしくは負電圧信号のいずれかが生成されるように、ＰＡ１２３〜１２８は駆動される。たとえば、「Ａ」のＰＡのうちの１つ（たとえば、ＰＡ１２３、１２５、１２７のうちの１つ）が駆動され飽和した（一方でその対の「Ｂ」のＰＡ１２４、１２６、１２８は駆動されない）とき、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は正の正規化電圧を有する出力信号を生成することになる。逆に、「Ｂ」のＰＡのうちの１つ（たとえば、ＰＡ１２４、１２６、１２８のうちの１つ）が駆動され飽和した（一方でその対の「Ａ」のＰＡ１２３、１２５、１２６は駆動されない）とき、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は負の正規化電圧を有する出力信号を生成することになる。最後に、「Ａ」、「Ｂ」のＰＡ１２１〜１２８のいずれも駆動されないとき、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２は実質的にゼロ電圧を有する出力信号を生成することになる。

【0022】

説明を容易にするために、各駆動信号（たとえば、駆動信号入力１４１〜１４６の１つにおいて提供される信号）は、任意の所与の時点において２つの電圧レベルまたは状態、すなわち、１）信号の供給先であるＰＡのトランジスタが、実質的に非導通、すなわち完全に「オフ」となるようにする駆動信号に対応する第１の状態Ｓ_ＯＦＦ、および２）信号の供給先であるＰＡのトランジスタが、飽和領域において動作する、または実質的に導通、すなわち完全に「オン」となるようにする駆動信号に対応する第２の状態Ｓ_ＯＮのうちの一方を有するものとして本明細書において説明されている。加えて、各出力信号の電圧（たとえば、ＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３における各信号の電圧）は、正規化値を有して示されてもよく、これは、電圧が１）実質的にゼロ（「０」）、２）正電圧レベル（「１」）、または３）負電圧レベル（「−１」）のいずれかであることを示す。下記テーブル１は、一実施形態に応じた、単一のＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０）の２つの駆動信号入力（たとえば、駆動信号入力１４１および１４２）に供給される駆動信号値の組合せと、そのＳＭＰＡブランチ出力（たとえば、ＳＭＰＡブランチ出力１５１）においてＳＭＰＡブランチによって生成されることになる、対応する正規化出力電圧の値とを示す真理値表である。

【0023】

【表1】

前述のように、ＱＥモジュール１１０は、ＲＦ入力信号をオーバーサンプリングして一連のサンプルを生成し、各サンプルを量子化して一連の量子化デジタル値を生成し、各量子化デジタル値を符号化して、各ビットがシステムのＰＡ１２３〜１２８の別個のものに対する駆動信号に対応するマルチビット符号化値を生成する。たとえば、６ビット符号化値について、第１のビット（たとえば、最上位ビット（ＭＳＢ））は駆動信号入力１４１（従って「Ａ」のＰＡ１２３）に対する駆動信号に対応してもよく、第２のビット（たとえば、隣接するより下位のビット）は駆動信号入力１４２（従って「Ｂ」のＰＡ１２４）に対する駆動信号に対応してもよく、第３のビット（たとえば、次に隣接するより下位のビット）は駆動信号入力１４３（従って「Ａ」のＰＡ１２５）に対する駆動信号に対応してもよく、第４のビット（たとえば、次に隣接するより下位のビット）は駆動信号入力１４４（従って「Ｂ」のＰＡ１２６）に対する駆動信号に対応してもよく、第５のビット（たとえば、次に隣接するより下位のビット）は駆動信号入力１４５（従って「Ａ」のＰＡ１２７）に対する駆動信号に対応してもよく、第６のビット（たとえば、最下位ビット（ＬＳＢ））は駆動信号入力１４６（従って「Ｂ」のＰＡ１２８）に対する駆動信号に対応してもよい。符号化値ビット対駆動信号についての他のマッピングが使用されてもよいが、本明細書においては例示を目的として上記のマッピングを使用する。

【0024】

システム１００の動作中、ＱＥモジュール１１０によって駆動信号入力１４１〜１４６に並列に提供される駆動信号の組合せは、システム１００によって次の処理されるべき符号化値によって決まる。より具体的には、たとえば、ＱＥモジュール１１０が、サンプルを生成し、サンプルを量子化して量子化デジタル値を生成し、量子化デジタル値を、量子化デジタル値の大きさに対応する特定の符号化値（たとえば、６ビット値）に変換してもよい。ＱＥモジュール１１０は、その後、符号化値に従って駆動信号を生成してもよい。たとえば、ＱＥモジュール１１０が「１０１０１０」の符号化値に基づいて駆動信号を生成しているとき、これらのビットは駆動信号入力１４１〜１４６に提供される駆動信号のうちの１つに対応するが、駆動信号は、以下の状態、すなわち、Ｓ_ＯＮ（駆動信号入力１４１に対する駆動信号）、Ｓ_ＯＦＦ（駆動信号入力１４２に対する駆動信号）、Ｓ_ＯＮ（駆動信号入力１４３に対する駆動信号）、Ｓ_ＯＦＦ（駆動信号入力１４４に対する駆動信号）、ＳＯＮ（駆動信号入力１４５に対する駆動信号）、およびＳ_ＯＦＦ（駆動信号入力１４６に対する駆動信号）を有してもよい。駆動信号のそのような組合せを提供することによって、「Ａ」のＰＡ１２３、１２５、１２７は、相対的に高い電圧出力信号を生成することになり、「Ｂ」のＰＡ１２４、１２６、１２８は結果として、実質的にゼロ電圧出力信号を生成することになる。

【0025】

図１は図１に示すＳＭＰＡシステム１００とともに使用されてもよい特定のＤ級増幅器トポロジを示しているが、当業者であれば、本明細書における記載に基づいて、他のＤ級増幅器トポロジが代替的に使用されてもよいことを理解されるであろう。加えて、ＳＭＰＡシステム１００は代替的に、Ｅ級増幅器トポロジまたは他のタイプのスイッチング増幅器を利用してもよい。

【0026】

前述のように、ＳＭＰＡシステム１００は、出力合成器１６０も含む。出力合成器１６０は、各々がＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２のＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３のうちの１つに結合されている、複数の入力１７１、１７２、１７３を含む。出力合成器１６０は、出力１８０において合成出力信号を生成するために、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２からＳＭＰＡブランチ出力１５１〜１５３および合成器入力１７１〜１７３を介して受信される信号を結合するように構成されている。合成出力信号は、一実施形態において、（たとえば、帯域外スペクトル成分を濾波することによってより平滑なアナログＲＦ出力信号を生成するために）合成出力信号を帯域制限するように構成されているバンドパスフィルタを含む再構成フィルタ１９２に提供される。図１に示すように、再構成フィルタ１９２が負荷１９０に結合されているとき、再構成フィルタ１９２によって生成される再構成出力信号は負荷１９０に提供される。

【0027】

一実施形態に応じて、出力合成器１６０は、いくつかの加算ノード１６８、１６９と、いくつかの位相変換器１６５、１６６とを含み、これらは図１に示すように合成器入力１７１〜１７３に結合されてもよい。たとえば、加算ノード１６８、１６９の数はＮ−１に等しくてもよく、位相変換器１６５、１６６の数はＮ−１に等しくてもよいが、他の実施形態において、加算ノード１６８、１６９および／または位相変換器１６５、１６６の数は異なってもよい。示されている実施形態において、第１のＳＭＰＡブランチ１２０は（出力１５１および入力１７１を介して）第１の位相変換器１６５の第１の端子に結合されており、第２のＳＭＰＡブランチ１２１は（出力１５２および入力１７２を介して）加算ノード１６８、第１の位相変換器１６５の第２の端子、および第２の位相変換器１６６の第１の端子に結合されており、第Ｎの（たとえば、第３の）ＳＭＰＡブランチ１２２は（出力１５３および入力１７３を介して）加算ノード１６９および第２の位相変換器１６６の第２の端子に結合されている。さらに、加算ノード１６９は出力１８０に結合されている。

【0028】

位相変換器１６５、１６６は、たとえば、４分の１波長（ラムダ／４）位相変換器であってもよい。従って、各位相変換器１６５、１６６は、その第１の端子において受信される信号に対して９０度の位相遅延を導入してもよい。他の実施形態において、位相変換器１６５、１６６は、より大きいまたはより小さい位相遅延を導入するように構成されてもよい。位相シフトを生成するのに加えて、位相変換器１６５、１６６は、それぞれ、入力１７１と加算ノード１６８との間、および、加算ノード１６８と１６９との間でインピーダンス変換を引き起こすように構成されてもよい。いずれの場合も、駆動信号入力１４１〜１４６においてＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２に提供される駆動信号の位相は、異なるＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２から加算ノード１６８、１６９において受信される信号がともに同相で加算されるように制御される。たとえば、位相変換器１６５、１６６が４分の１波長変換器である実施形態において、ＱＥモジュール１１０は、特定の符号化値（または特定のサンプルもしくは量子化デジタル値）に対応する駆動信号をＳＭＰＡブランチ１２０に、ＳＭＰＡブランチ１２１に提供される駆動信号よりも９０度進むように、かつ、ＳＭＰＡブランチ１２２に提供される駆動信号よりも１８０度進むように提供する。従って、ＳＭＰＡブランチ１２０からの出力信号は、位相変換器１６５によって９０度だけ遅延されることになり、従って、出力信号が、ＳＭＰＡブランチ１２１からの出力信号と同相で加算ノード１６８に到達することが可能になる。加算ノード１６８における合成信号は再び、位相変換器１６６によって別に９０度だけ遅延され、従って、加算ノード１６８からの合成信号が、ＳＭＰＡブランチ１２２からの出力信号と同相で加算ノード１６９に到達することが可能になる。このように、すべてのＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２からの出力信号が最終的に互いに同相で合成される。

【0029】

これより詳細に説明するように、上述のＳＭＰＡシステム１００などのＳＭＰＡシステムの実施形態は、ＳＭＰＡシステムが、複数の電圧レベルまたは状態の間で変調することができる電圧レベルを有する出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成することが可能であるように動作されてもよい。たとえば、Ｎ個のＳＭＰＡブランチを有するＳＭＰＡシステムでは、量子化出力信号の状態の数Ｍは、一実施形態において、少なくとも２×Ｎ＋１に等しい。量子化出力信号の各状態は、異なる駆動信号セット、従って、異なる符号化値セットに対応する。言い換えれば、一実施形態に応じて、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０）は、各サンプルを量子化し、その後、各量子化デジタル値をＭ個の符号化値のうちの１つに符号化するように構成されており、Ｍ個の符号化値の各々は、駆動信号に変換されると、Ｍ個の量子化出力信号の状態のうちの１つを有する出力信号（たとえば、出力１８０における）の生成に対応する。

【0030】

たとえば、図２〜図４は、７つの量子化信号出力状態のうちのいずれか１つを有する出力信号を生成するように構成されている３つのＳＭＰＡブランチ（すなわちＮ＝３）を有するシステムに対応する（すなわち、Ｍ＝２×３＋１＝７）。より具体的に、図２は、６つのＰＡを有する３つのブランチのＳＭＰＡシステムの一実施形態において実装されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を７つの出力電圧レベルまたは状態のうちの１つに振幅変調させる第１の例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル２００である。

【0031】

テーブル２００は、７つの行２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７を含み、各行は、７つの量子化状態（たとえば、−３から＋３の値の範囲において、刻み幅が１である量子化状態）のうちの１つに対応する。加えて、表２００は、６つの列２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６を含み、各列は６ビット符号化値のうちの１ビットに対応し、各ビットの値が、システムの６つのＰＡのうちの１つに提供されることになる駆動信号の状態を決定する。言い換えると、符号化値の各ビット位置が、６つのＰＡのうちの異なるものに対応し、そのビット位置にあるビットの値により、ＱＥモジュールが対応するＰＡに提供することになる駆動信号が決まる。例として、列２１１はＰＡ１２３に対応してもよく、列２１２はＰＡ１２４に対応してもよく、列２１３はＰＡ１２５に対応してもよく、列２１４はＰＡ１２６に対応してもよく、列２１５はＰＡ１２７に対応してもよく、列２１６はＰＡ１２８に対応してもよい。

【0032】

本明細書に提供する例示的な実施形態において、各符号化値の最下位ビット（すなわち、テーブル２００内の制御ビット１および２）は、出力ノード（たとえば、出力１８０）から電気的に最も遠いＰＡに対応し、各符号化値の最上位ビット（すなわち、テーブル２００内の制御ビット５および６）は、出力ノードに電気的に最も近いＰＡに対応する。さらに、本明細書に提供する例示的な実施形態において、奇数番号の制御ビットは「Ａ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２３、１２５、１２７）に対応し、偶数番号の制御ビットは「Ｂ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２４、１２６、１２８）に対応する。本明細書における記載に基づいて、符号化値内のビットの、システムのＰＡに対するマッピングが、本明細書において提供されている例示的なマッピングとは異なってもよく、そのような代替的なマッピングが、本発明の主題の範囲内に含まれることが意図されていることを当業者であれば理解されるであろう。

【0033】

いずれの場合も、図２によれば、各行２０１〜２０７は７つの一意の符号化値のうちの１つを含み、符号化値の各々は、ＱＥモジュールによって選択されて、ＰＡに対する駆動信号を生成するのに使用されるとき、システムに、７つの異なる正規化電圧レベルまたは状態のうちの１つを有する出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成させることになる。たとえば、テーブル２００において、行２０１内の符号化値「１０１０１０」は、最高の量子化状態（たとえば、＋３の正電圧レベル）に対応してもよく、行２０２内の符号化値「１０１０００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋２の正電圧レベル）に対応してもよく、行２０３内の符号化値「１０００００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋１の正電圧レベル）に対応してもよく、行２０４内の符号化値「００００００」は、中立またはゼロの量子化状態に対応してもよく、行２０５内の符号化値「０１００００」は、次に低い量子化状態（たとえば、−１の負電圧レベル）に対応してもよく、行２０６内の符号化値「０１０１００」は、次に低い量子化状態（たとえば、−２の負電圧レベル）に対応してもよく、行２０７内の符号化値「０１０１０１」は、最低の量子化状態（たとえば、−３の負電圧レベル）に対応してもよい。

【0034】

前述のように、ＱＥモジュールは、ＲＦ入力信号（たとえば、入力１０２において受信される信号）を周期的にサンプリングして、サンプリング時刻の各々におけるＲＦ信号の電圧を示す一連のサンプルを生成する。ＱＥモジュールはさらに、各サンプルを量子化して対応する量子化デジタル値を生成し、各量子化デジタル値に対応する符号化値（たとえば、テーブル２００内の符号化値のうちの１つ）を選択する。たとえば、行２０１内の符号化値が、１つ以上の第１の量子化デジタル値（たとえば、第１の最高の範囲の大きさに入るサンプルに対応する）に対して選択されてもよく、行２０２内の符号化値が、１つ以上の第２の量子化デジタル値（たとえば、隣接するより低い範囲の大きさに入るサンプルに対応する）に対して選択されてもよい、などである。

【0035】

符号化値が選択された後、これは、システムのＰＡを駆動するための駆動信号に変換されてもよい。たとえば、符号化値内の各「０」はＳ_ＯＦＦの大きさを有する駆動信号に対応してもよく、符号化値内の各「１」はＳ_ＯＮの大きさを有する駆動信号に対応してもよい。ＱＥモジュールはその後、対応するＰＡに駆動信号を（たとえば、前述のように段階的に）提供してもよい。たとえば、行２０１内の符号化値が選択されるとき、ＱＥモジュールは、「１０１０１０」の符号化値を、Ｓ_ＯＮ（ＰＡ１２３を駆動する）、Ｓ_ＯＦＦ（ＰＡ１２４を駆動する）、Ｓ_ＯＮ（ＰＡ１２５を駆動する）、Ｓ_ＯＦＦ（ＰＡ１２６を駆動する）、Ｓ_ＯＮ（ＰＡ１２７を駆動する）、およびＳ_ＯＦＦ（ＰＡ１２８を駆動する）の大きさを有する駆動信号に変換してもよい。

【0036】

一実施形態に応じて、ＳＭＰＡシステム１００は均一量子化を実装してもよく、これは、任意の２つの隣接する量子化状態の間に等しい電圧差（たとえば、正規化値１）が存在することを意味する。図２に示すもののような符号化値を使用するシステムの一実施形態において均一量子化を実装するために、「Ａ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２３、１２５、１２７）のいずれか１つにＳ_ＯＮの状態を有する駆動信号が提供されると（一方、対応する「Ｂ」のＰＡにはＳ_ＯＦＦの状態を有する駆動信号が提供される）、「Ａ」のＰＡは、＋１の大きさの正規化電圧を有するそのＳＭＰＡブランチからの出力信号を結果としてもたらす信号を生成することになる。逆に、「Ｂ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２４、１２６、１２８）のいずれか１つにＳ_ＯＮの状態を有する駆動信号が提供されると（一方、対応する「Ａ」のＰＡにはＳ_ＯＦＦの状態を有する駆動信号が提供される）、「Ｂ」のＰＡは、−１の大きさの正規化電圧を有するそのＳＭＰＡブランチからの出力信号を結果としてもたらす信号を生成することになる。従って、ＰＡが、上記に列挙されているような、行２０１内の符号化値に対応する駆動信号を用いて駆動されると、「Ａ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２３、１２５、１２７）の各々が、＋１の大きさの正規化電圧を有するそのＳＭＰＡブランチからの出力信号を結果としてもたらす信号を生成することになり、合成器ネットワーク（たとえば、出力合成器１６０）は、出力信号を同相で加算して、＋３の大きさの正規化電圧を有する合成出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成したことになる。逆に、ＰＡが、行２０７内の符号化値に対応する駆動信号（すなわち、駆動信号Ｓ_ＯＦＦ（ＰＡ１２３を駆動する）、Ｓ_ＯＮ（ＰＡ１２４を駆動する）、Ｓ_ＯＦＦ（ＰＡ１２５を駆動する）、Ｓ_ＯＮ（ＰＡ１２６を駆動する）、Ｓ_ＯＦＦ（ＰＡ１２７を駆動する）、およびＳ_ＯＮ（ＰＡ１２８を駆動する））を用いて駆動される場合、「Ｂ」のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２４、１２６、１２８）の各々は、−１の大きさの正規化電圧を有するそのＳＭＰＡブランチからの出力信号を結果としてもたらす信号を生成することになり、合成器ネットワークは、出力信号を加算して、−３の大きさの正規化電圧を有する合成出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成したことになる。

【0037】

図３は、例示的な一実施形態に応じた、均一量子化を実装する３つのブランチＳＭＰＡシステムの７つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ３００である。グラフ３００において、垂直軸は電圧レベル（正規化）を表し、水平軸は時刻を表す。前述の例に沿って、グラフ３００は、特定の一連の符号化値（たとえば、図２の符号化値の一連の値）がＱＥモジュールによって選択されるときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の様々な大きさを示す。図２および図３の両方を参照して、グラフ３００のトレース３０２は、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０）が以下のテーブル内の一連の符号化値を、ＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２）に提供される駆動信号に変換し、各ＳＭＰＡブランチが対応する出力信号を生成し、合成器（たとえば、合成器１６０）が出力信号を合成して合成出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成するときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の大きさを示す。

【0038】

【表2】

上記の所与の例において、入力コーディングが１つの行から隣接する行へと変化するときのテーブル２００（図２）に記載の動作ごとに出力１８０における出力電圧が均一に（たとえば、正規化１ボルトの均一な刻み幅で）増加または低下するシステムにおいて、均一量子化が達成される。たとえば、入力コーディングを行２０３から隣接する行２０２へと変化させる結果として、出力１８０において正規化１ボルトだけ増加し、入力コーディングを行２０３から隣接する行２０４へと変化させる結果として、出力１８０において正規化１ボルトだけ低下する。代替の実施形態において、均一量子化は、ＳＭＰＡブランチの他の組合せが出力信号（たとえば、出力１８０における）に寄与してもよいシステムにおいて達成されてもよい。より具体的には、そのような実施形態において、ＳＭＰＡブランチの異なる組合せが駆動されて様々な電圧レベルが達成されてもよい。従って、そのような実施形態において、図２からの符号化値を使用して達成可能であったものと同じ結果を達成するために異なる符号化値が実装されてもよい。

【0039】

たとえば、ＳＭＰＡシステム１００の一実施形態において、ＳＭＰＡブランチ１２０および１２１は各々、＋１、０、および−１の正規化電圧レベルを有する出力信号を生成するように構成されてもよく、ＳＭＰＡブランチ１２２は、＋２、０、および−２の正規化電圧レベルを有する出力信号を生成するように構成されてもよい。そのような実施形態において、システムは、均一量子化によって出力信号を生成するための図２のものとは異なる符号化値（およびそれに応じて異なる駆動信号セット）を実装してもよい。たとえば、図４は、あるＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２１）が出力１８０における±３出力状態を生成する際の電力に寄与せず、その差がＳＭＰＡブランチ１２０および１２２からのより高い寄与によって補償され、従って、ＳＭＰＡが、その出力信号を、均一量子化による７つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調するようにされる、３ブランチＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されるときの、第２の例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル４００である。

【0040】

テーブル２００と同様に、テーブル４００は、７つの行４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７を含み、各行は、７つの量子化状態（たとえば、−３から＋３の値の範囲において、刻み幅が１である量子化状態）のうちの１つに対応する。加えて、テーブル４００は、６つの列４１１、４１２、４１３、４１４、４１５、４１６を含み、各列は６ビット符号化値のうちの１ビットに対応し、各ビットの値により、システムの６つのＰＡのうちの１つに提供されることになる駆動信号の状態が決まる。加えて、各行４０１〜４０７は７つの一意の符号化値のうちの１つを含み、符号化値の各々は、ＱＥモジュールによって選択されるとき、システムに、７つの異なる正規化電圧レベルまたは状態のうちの１つを有する出力信号を生成させることになる。たとえば、テーブル４００において、行４０１内の符号化値「１０００１０」は、最高の量子化状態（たとえば、＋３の正電圧レベル）に対応してもよく、行４０２内の符号化値「１０１０００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋２の正電圧レベル）に対応してもよく、行４０３内の符号化値「１０００００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋１の正電圧レベル）に対応してもよく、行４０４内の符号化値「００００００」は、中立またはゼロの量子化状態に対応してもよく、行４０５内の符号化値「０１００００」は、次に低い量子化状態（たとえば、−１の負電圧レベル）に対応してもよく、行４０６内の符号化値「０１０１００」は、次に低い量子化状態（たとえば、−２の負電圧レベル）に対応してもよく、行４０７内の符号化値「０１０００１」は、最低の量子化状態（たとえば、−３の負電圧レベル）に対応してもよい。本質的に、テーブル２００と４００との間の唯一の差は、最高および最低の電圧レベル状態（すなわち、状態１および７）に対応する符号化値である。２つのＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０および１２２）が、ＳＭＰＡブランチ１２１がオフであるときにさらなる電力を生成することが可能であるため、並列な３つすべてのＳＭＰＡブランチを起動することなく、最高および最低の電圧レベル状態を達成することが可能である。

【0041】

テーブル２００および４００内の符号化値は例としてのみ提供されている。本明細書における記載に基づいて、均一量子化された出力量子化状態を有する出力信号を生成するためのＳＭＰＡシステムの様々な実施形態とともに使用されてもよい符号化値セットを生成する方法について、当業者であれば理解されるであろう。加えて、本明細書における記載に基づいて、３つよりも多いまたは少ないＳＭＰＡブランチを有するＳＭＰＡシステム（たとえば、７つよりも多いまたは少ない状態を有する出力信号を生成することができるＳＭＰＡシステム）とともに使用されてもよい符号化値セットを生成する方法について、当業者であれば理解されるであろう。たとえば、４つのＳＭＰＡブランチ（すなわちＮ＝４）を有するＳＭＰＡシステムの一実施形態は、少なくとも９つの電圧量子化状態（すなわち、Ｍ＝２×４＋１＝９）を有する出力電圧を生成することが可能であってもよい。そのような実施形態において、符号化値セットは、９つの異なる量子化状態を実装するために、９つの異なる８ビット値を含んでもよい。

【0042】

図５は、８つのＰＡを有する４つのブランチＳＭＰＡシステムの一実施形態に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を９つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる一例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル５００である。テーブル５００は、９つの行５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９を含み、各行は、９つの量子化状態（たとえば、−４から＋４の値の範囲において、刻み幅が１である量子化状態）のうちの１つに対応する。加えて、テーブル５００は、８つの列５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７、５１８を含み、各列は８ビット符号化値のうちの１ビットに対応し、各ビットの値が、システムの８つのＰＡのうちの１つに提供されることになる駆動信号の状態を決定する。各行５０１〜５０９は９つの一意の符号化値のうちの１つを含み、符号化値の各々は、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０）によって選択されると、システムに、９つの異なる正規化電圧レベルまたは状態のうちの１つを有する出力信号を生成させることになる。たとえば、テーブル５００において、行５０１内の符号化値「１０１０１０１０」は、最高の量子化状態（たとえば、＋４の正電圧レベル）に対応してもよく、行５０２内の符号化値「１０１０１０００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋３の正電圧レベル）に対応してもよい、などである。

【0043】

一実施形態に応じて、テーブル５００内の符号化値を使用して均一量子化が達成されてもよい。たとえば、図６は、例示的な一実施形態に応じた、均一量子化を実装する４ブランチＳＭＰＡシステムの９つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ６００である。グラフ６００において、垂直軸は電圧レベル（正規化）を表し、水平軸は時刻を表す。グラフ３００と同様に、グラフ６００は、特定の一連の符号化値（たとえば、図５の符号化値からの一連の値）がＱＥモジュールによって選択されるときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の様々な大きさを示す。図５も参照して、グラフ６００のトレース６０２は、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０）が以下のテーブル内の一連の符号化値を、ＳＭＰＡブランチ（たとえば、Ｎ＝４であるときのＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２）に提供される駆動信号に変換し、各ＳＭＰＡブランチが対応する出力信号を生成し、合成器（たとえば、合成器１６０）が出力信号を合成して合成出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成するときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の大きさを示す。

【0044】

【表3】

上述の例において、ＳＭＰＡシステムの実施形態は、任意の２つの隣接する量子化状態の間に等しい電圧差（たとえば、正規化値１）が存在する均一量子化を実装した。他の実施形態において、ＳＭＰＡシステムは不均一量子化を実装してもよく、これは、いくつかの隣接する量子化状態の間に等しくない電圧差（または量子化刻み幅）が存在することを意味する。たとえば、第１の量子化状態と隣接する第２の量子化状態との間に正規化値１を有する量子化刻み幅が存在してもよく、第２の量子化状態と隣接する第３の量子化状態との間に２の正規化値を有する量子化刻み幅が存在してもよく、第３の量子化状態と隣接する第４の量子化状態との間に３の正規化値を有する量子化刻み幅が存在してもよい、などである。

【0045】

不均一量子化の実装は、ＲＦ入力信号の電圧がその時間の相当部分に亘って相対的に低いシステムにおいて（たとえば、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ（登録商標））無線規格、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）無線規格、または任意の他の無線インタフェース規格を使用する通信に対応するシステムにおいて）特に有利であり得る。一実施形態に応じて、ＳＭＰＡシステムは、均一量子化による信号の生成と、不均一量子化による信号の生成との間で切り替わることが可能である。言い換えれば、一実施形態において、ＳＭＰＡシステムは、ある時点において均一量子化を提供するように構成されてもよく、不均一量子化によって信号を提供するように再構成されてもよく、またその逆であってもよい。一実施形態において、その構成の選択は、ＳＭＰＡシステムによって増幅されているＲＦ信号のタイプに基づいてもよい（たとえば、ＲＦ信号を生成するのに使用される無線インタフェース規格に基づいてもよい）。

【0046】

入力コーディングが１つの行から隣接する行へと変化するときのテーブル２００、４００、および５００（図２、図４および図５）に記載の動作ごとに出力１８０における出力電圧が不均一に（たとえば、不均一な刻み幅で）増加または低下するシステムにおいて、不均一量子化が達成される。たとえば、テーブル２００を参照して、入力コーディングを行２０４から隣接する行２０３へと変化させる結果として、出力１８０において正規化１ボルトだけ増加してもよく、入力コーディングを行２０３から隣接する行２０４へと変化させる結果として、出力１８０において正規化２ボルトだけ増加してもよい。不均一量子化は、確実に不均一量子化するように符号化値を選択することによって達成されてもよい。本明細書に記載する実施形態において、ＰＡの寸法および各ＳＭＰＡブランチに提供される入力電圧が、ＳＭＰＡブランチによって生成される信号の各々の、合成出力信号（たとえば、出力１８０における）の電圧に対する相対寄与に影響を与える。加えて、これらの特性は、システムが均一または不均一量子化によって信号を生成するか否かにも影響を与える。加えて、または代替的に、変圧器の特性（たとえば、寸法、巻数比など）および／または他のシステム構成要素の特性（たとえば、インピーダンス線路）が、システムが均一または不均一量子化を用いて信号を生成することを可能にするように設計されてもよい。

【0047】

特定の実施形態に応じて、不均一量子化（または隣接する量子化状態間の異なる刻み幅）は、ＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２）に異なるＤＣ電圧入力（たとえば、ＤＣ電圧入力１３０〜１３２）を提供することによって達成されてもよい。そのような実施形態において、ＳＭＰＡブランチは、同じ巻数比を有する変圧器を含んでもよい。たとえば、第１のＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０）に提供される第１のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ１は、第２のＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２１）に提供される第２のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ２の半分であってもよく、第３のＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２２）に提供される第３のＤＣ電圧Ｖ_ＤＤＮの３分の１であってもよい。言い換えれば、Ｖ_ＤＤ２＝２Ｖ_ＤＤ１、かつＶ_ＤＤ３＝３_ＶＤＤ１となる。当業者であれば、本明細書における記載に基づいて、他のＤＣ電圧比が代替的に実装されてもよいことを理解されるであろう。加えて、代替の実施形態において、不均一量子化を提供するために不均一な変圧器巻数比が使用されてもよい。また他の代替の実施形態において、不均一量子化を提供するために、異なるＤＣ入力電圧および不均一な変圧器巻数比の組合せが使用されてもよい。また他の代替の実施形態において、異なるＤＣ電圧がＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２）に印加されてもよいが、ＰＡ（たとえば、ＰＡ１２３〜１２８）が、結果としてシステムが均一量子化によって信号を提供するようにする相対寸法を有してもよい。

【0048】

図７は、例示的な一実施形態に応じた、不均一量子化を実施する３つのブランチのＳＭＰＡシステムの７つの例示的な出力電圧レベルを示すグラフ７００である。グラフ７００において、垂直軸は電圧レベル（正規化）を表し、水平軸は時刻を表す。ここでも、グラフ７００は、特定の一連の符号化値（たとえば、図２の符号化値からの一連の値）がＱＥモジュールによって選択されるときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の様々な大きさを示す。この例は、Ｖ_ＤＤ２＝２Ｖ_ＤＤ１かつＶ_ＤＤ３＝３Ｖ_ＤＤ１であると仮定し、それゆえ、第１のＳＭＰＡブランチ１２０は０、１、−１の正規化電圧値を有する信号を生成しており、第２のＳＭＰＡブランチ１２１は０、２、−２の正規化電圧値を有する信号を生成しており、第３のＳＭＰＡブランチ１２２は０、３、−３の正規化電圧値を有する信号を生成していると仮定する。図２および図７の両方を参照して、グラフ７００のトレース７０２は、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０）が以下のテーブル内の一連の符号化値を、３つのＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２）に提供される駆動信号に変換し、各ＳＭＰＡブランチが対応する出力信号を生成し、合成器（たとえば、合成器１６０）が出力信号を合成して合成出力信号（たとえば、出力１８０における）を生成するときの出力信号（たとえば、出力１８０における）の大きさを示す。

【0049】

【表4】

上記の所与の例において、出力合成器１６０内には、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２の各々の間に位相変換器１６５、１６６が存在する。代替の実施形態において、システムは「並列」ＳＭＰＡブランチを含んでもよく、並列ＳＭＰＡブランチ間には位相変換器が存在しない。たとえば、図８は、少なくとも２つの並列ＳＭＰＡブランチ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ８２２および８２４）の出力の間に位相変換器が存在しない別の例示的な実施形態に応じた、マルチ状態ＳＭＰＡシステム８００の概略図である。

【0050】

ＳＭＰＡ８００も、ＱＥモジュール８１０と、複数のＳＭＰＡブランチ８１９、８２０、８２１、８２２と、出力合成器８６０と、負荷８９０に結合されてもよい再構成フィルタ８９２とを含むという点で、図８のＳＭＰＡシステム８００は図１のＳＭＰＡシステム１００に類似している。しかしながら、ＳＭＰＡシステム８００が、互いに並列でありそれらの出力の間に位相変換器が結合されていない２つのＳＭＰＡ８２１、８２２を含むという点で、ＳＭＰＡシステム８００はＳＭＰＡシステム１００とは異なっている。一実施形態に応じて、並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２は、合成出力信号（たとえば、出力８９０における）に対する寄与の程度が異なる出力信号を生成するように構成されている。たとえば、ＳＭＰＡブランチ８２１は、合成出力信号に対する＋１、０、または−１の正規化電圧増加に寄与する出力信号を生成するように構成されてもよく、ＳＭＰＡブランチ８２２は、合成出力信号に対する＋２、０、または−２の正規化電圧増加に寄与する出力信号を生成するように構成されてもよい。並列ＳＭＰＡ８２１、８２２からの異なる寄与は、ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２のＰＡ８２７〜８３０を異なる寸法にすること、ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２に異なるＤＣ電圧Ｖ_ＤＤ３、Ｖ_ＤＤ４を提供すること、これらの技法を組み合わせて実装すること、および／または他の技法を使用することによって達成されてもよい。いずれの手法においても、合成出力信号に対して異なる寄与をもたらす出力信号を生成する並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２を提供することによって、システム８００は、９つの量子化状態（図６に示す通り）を有する出力信号を生成することが可能であり得る。

【0051】

ＱＥモジュール１１０と同様に、ＱＥモジュール８１０は、入力ノード８０２においてＲＦ入力信号を受信し、信号をサンプリングして、一連のサンプルを生成し、サンプルを量子化して一連の量子化デジタル値を生成し、各量子化デジタル値を符号化して、各ビットがシステムのＰＡ８２３〜８３０の別個のものに対する駆動信号に対応するマルチビット符号化値を生成するように構成されている。従って、４つのＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２および８つの対応するＰＡ８２３〜８３０を含むシステム８００において、各符号化値は少なくとも８ビットを含んでもよい。各符号化値に対応する駆動信号は、ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２の駆動信号入力８４１〜８４８に実質的に並列に提供される。しかしながら、一実施形態に応じて、ＰＡ８２７〜８３０のうち、一方の並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２のＰＡだけが、任意の所与の時点において飽和まで駆動される。他方の並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２のＰＡ８２７〜８３０は、その時点において非アクティブである。従って、並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２のＰＡ８２７〜８３０のうちの１つだけが、任意の所与の時点において相当の正または負の出力信号を生成してもよい。一実施形態に応じて、後に位相変換器８６５、８６６によって適用される位相シフト、および、出力合成器８６０内で生じる位相シフトを補償するために、駆動信号は、駆動信号入力８４１〜８４８に提供されるときに位相オフセットを有してもよい。

【0052】

一実施形態に応じて、各ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２は、Ｄ級増幅器構造を有する。より具体的には、各ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２は、ＰＡの相補的な対（すなわち、対８２３、８２４、対８２５、８２６、対８２７、８２８、および対８２９、８３０）および変圧器８６１、８６２、８６３、８６４を含み、その機能および動作は、図１のＰＡ１２３〜１２８および変圧器１６２〜１６４と実質的に同様である。各ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２は、駆動信号入力８４１、８４２、８４３、８４４、８４５、８４６、８４７、８４８の対とＳＭＰＡブランチ出力８５１〜８５４の間に結合されている。加えて、各ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２は、ＤＣ電圧入力８３１、８３２、８３３、８３４を通じてＤＣ電圧Ｖ_ＤＤを受け取る。入力ＤＣ電圧の大きさは一実施形態においては実質的に等しくてもよく（たとえば、Ｖ_ＤＤ１＝Ｖ_ＤＤ２＝．．．Ｖ_ＤＤ４）、または、他の実施形態においては互いに異なってもよい。図８は図８に示すＳＭＰＡシステム８００とともに使用されてもよい特定のＤ級増幅器トポロジを示しているが、当業者であれば、本明細書における記載に基づいて、他のＤ級増幅器トポロジが代替的に使用されてもよいことを理解されるであろう。加えて、ＳＭＰＡシステム８００は代替的に、Ｅ級増幅器トポロジまたは他のタイプのスイッチング増幅器を利用してもよい。

【0053】

ＳＭＰＡシステム８００は、出力合成器８６０も含む。出力合成器８６０は、各々がＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２のＳＭＰＡブランチ出力８５１〜８５４のうちの１つに結合されている、複数の入力８７１、８７２、８７３、８７４を含む。出力合成器８６０は、出力８８０において合成出力信号を生成するために、ＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２からＳＭＰＡブランチ出力８５１〜８５４および合成器入力８７１〜８７４を介して受信される信号を結合するように構成されている。合成出力信号は、一実施形態において、（たとえば、帯域外スペクトル成分を濾波することによってより平滑な出力アナログＲＦ信号を生成するために）合成出力信号を帯域制限するように構成されているバンドパスフィルタを含む再構成フィルタ８９２に提供される。図８に示すように、再構成フィルタ８９２が負荷８９０に結合されているとき、再構成フィルタ８９２によって生成される再構成出力信号は負荷８９０に提供される。

【0054】

一実施形態に応じて、出力合成器８６０は、いくつかの加算ノード８６８、８６９と、いくつかの位相変換器８６５、８６６とを含み、これらは図８に示すように合成器入力８７１〜８７４に結合されてもよい。図１のシステム１００とは対照的に、加算ノード８６８、８６９の数および位相変換器８６５、８６６の数はＮ−１よりも少ない。より具体的には、ＳＭＰＡブランチのいくつか、具体的には並列ＳＭＰＡブランチ８２１および８２２の出力の間には、位相変換器が結合されていない。

【0055】

示されている実施形態において、第１のＳＭＰＡブランチ８１９は（出力８５１および入力８７１を介して）第１の位相変換器８６５の第１の端子に結合されており、第２のＳＭＰＡブランチ８２０は（出力８５２および入力８７２を介して）加算ノード８６８、第１の位相変換器８６５の第２の端子、および第２の位相変換器８６６の第１の端子に結合されている。第３のＳＭＰＡブランチ８２１および第４のＳＭＰＡブランチ８２２は（出力８５３、８５４および入力８７３、８７４を介して）加算ノード８６９および第２の位相変換器８６６の第２の端子に結合されている。さらに、加算ノード８６９は出力８８０に結合されている。

【0056】

位相変換器８６５、８６６は、たとえば、４分の１波長（ラムダ／４）位相変換器であってもよいが、他の実施形態においては、位相変換器８６５、８６６はより大きいまたはより小さい位相遅延を導入するように構成されてもよい。位相シフトを生成するのに加えて、位相変換器８６５、８６６は、それぞれ、入力８７１と加算ノード８６８との間、および、加算ノード８６８と８６９との間でインピーダンス変換を引き起こすようにも構成されてもよい。いずれの場合も、駆動信号入力８４１〜８４８においてＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２に提供される駆動信号の位相は、異なるＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２から加算ノード８６８、８６９において受信される信号がともに同相で加算されるように制御される。たとえば、位相変換器８６５、８６６が４分の１波長変換器である実施形態において、ＱＥモジュール８１０は、特定の符号化値（または特定のサンプルもしくは量子化デジタル値）に対応する駆動信号をＳＭＰＡブランチ８１９に、ＳＭＰＡブランチ８２０に提供される駆動信号よりも９０度進むように、かつ、ＳＭＰＡブランチ８２１および８２２に提供される駆動信号よりも１８０度進むように提供する。従って、ＳＭＰＡブランチ８１９からの出力信号は、位相変換器８６５によって９０度だけ遅延されることになり、従って、出力信号が、ＳＭＰＡブランチ８２０からの出力信号と同相で加算ノード８６８に到着することが可能になる。加算ノード８６８における結合信号は再び、位相変換器８６６によってもう９０度だけ遅延され、従って、加算ノード８６８からの結合信号が、ＳＭＰＡブランチ８２１および８２２からの出力信号と同相で加算ノード８６９に到達することが可能になる。このように、すべてのＳＭＰＡ８１９〜８２２からの出力信号が最終的には互いに同相で合成される。

【0057】

図８は、ＳＭＰＡシステム８００を、４つのＳＭＰＡブランチ８１９〜８２２を含み、そのＳＭＰＡのうち２つ８２１、８２２が並列である（すなわち、それらの出力の間に介在する位相変換器が結合されていない）ものとして示しているが、ＳＭＰＡシステムの他の実施形態は、４つよりも多いもしくは少ないＳＭＰＡブランチ、および／またはより多い並列なＳＭＰＡブランチとして含んでもよいことは理解されたい。たとえば、代替の実施形態において、システムは３つ以上の並列ＳＭＰＡブランチを含んでもよく、かつ／またはシステムは、複数の並列ＳＭＰＡブランチセットを含んでもよい。加えて、様々な実施形態において、ＳＭＰＡシステム８００は、前述したもののような技法を使用して均一または不均一量子化を提供してもよい。

【0058】

図９は、８つのＰＡおよび２つの並列ＳＭＰＡブランチを有する４ブランチＳＭＰＡシステムの一実施形態（たとえば、図８のＳＭＰＡシステム８００）に提供されると、ＳＭＰＡシステムに、その出力信号を均一量子化による９つの出力電圧レベルのうちの１つに振幅変調させる一例の増幅器制御ビットコードを示すテーブル９００である。

【0059】

テーブル９００は、９つの行９０１、９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９を含み、各行は、９つの量子化状態（たとえば、−４から＋４の値の範囲において、刻み幅が１である量子化状態）のうちの１つに対応する。加えて、テーブル９００は、８つの列９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６、９１７、９１８を含み、各列は８ビット符号化値のうちの１ビットに対応し、各ビットの値により、システムの８つのＰＡのうちの１つに提供されることになる駆動信号の状態が決まる。例として、列９１１はＰＡ８２３に対応してもよく、列９１２はＰＡ８２４に対応してもよく、列９１３はＰＡ８２５に対応してもよく、列９１４はＰＡ８２６に対応してもよく、列９１５はＰＡ８２７に対応してもよく、列９１６はＰＡ８２８に対応してもよく、列９１７はＰＡ８２９に対応してもよく、列９１８はＰＡ８３０に対応してもよい。

【0060】

各行９０１〜９０９は９つの一意の符号化値のうちの１つを含み、符号化値の各々は、ＱＥモジュールによって選択されて、ＰＡに対する駆動信号を生成するのに使用されるとき、システムに、９つの異なる正規化電圧レベルまたは状態のうちの１つを有する出力信号（たとえば、出力８８０における）を生成させることになる。たとえば、テーブル９００において、行９０１内の符号化値「１０１０００１０」は、最高の量子化状態（たとえば、＋４の正電圧レベル）に対応してもよく、行９０２内の符号化値「１０１０１０００」は、次に高い量子化状態（たとえば、＋３の正電圧レベル）に対応してもよい、などである。これら２つの特定の状態は、２つの並列ＳＭＰＡブランチ８２１、８２２のうちの一方または他方が正出力信号を生成している状態を含む。ここでも、上述のように、並列ＳＭＰＡブランチが実装されている実施形態において、１つだけの並列ＳＭＰＡのＰＡが任意の所与の時点において飽和まで駆動されるべきである。図９に示す例示的なコード化方式はそのような実施形態に対応する。

【0061】

図１０は、例示的な一実施形態に応じた、マルチ状態ＳＭＰＡシステム（たとえば、図１、図８のＳＭＰＡシステム１００、８００）を動作させるための方法のフローチャートである。方法は、ブロック１００２において、ＳＭＰＡシステムがＲＦ信号を受信すると開始されてもよい。たとえば、図１および図８も参照して、ＱＥモジュール（たとえば、ＱＥモジュール１１０、８１０）は、入力ノード（たとえば、入力ノード１０２、８０２）において提供されるＲＦ信号を受信してもよい。ＳＭＰＡシステム（またはより詳細には、ＱＥモジュール）はその後、ＲＦ入力信号をサンプリングし、サンプルを量子化し、量子化デジタル値を符号化してもよい。たとえば、前述のように、ＳＭＰＡシステムは、入力信号の大きさを定期的に測定し、測定された大きさを示すサンプルを（あるサンプリングレートで）生成してもよい。ＳＭＰＡシステムは、その後、量子化デジタル値を生成するために各サンプルを量子化し、各ビットがシステムの別個のＰＡ（たとえば、ＰＡ１２３〜１２８、８２３〜８３０）に対する駆動信号に対応するマルチビット符号化値を生成するために、各量子化デジタル値を符号化してもよい。いくつかの事例において、サンプル、量子化デジタル値、および／または符号化値はバッファリングされてもよい。

【0062】

ブロック１００４において、ＳＭＰＡシステム（たとえば、ＱＥモジュール）は、その後、各符号化値に基づいて増幅器駆動信号を生成してもよく、システムのＳＭＰＡブランチのＰＡ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２、８１９〜８２２のＰＡ１２３〜１２８、８２３〜８３０）に駆動信号を提供してもよい。前述のように、任意の所与の時点における各増幅器駆動信号の状態は、各増幅器に対応する符号化値ビットの状態に応じて決まる（たとえば、駆動信号の状態は、ビットが「０」であるかまたは「１」であるかに応じてＳ_ＯＦＦまたはＳ_ＯＮのいずれかである）。同じく前述のように、増幅器駆動信号は、最終的に、増幅されたＲＦ信号が同相で合成される（たとえば、出力合成器１６０、８６０によって）ことを確実にする位相オフセットで増幅器に提供されてもよい。

【0063】

ブロック１００６において、システムのＳＭＰＡブランチのＰＡ（たとえば、ＳＭＰＡブランチ１２０〜１２２、８１９〜８２２のＰＡ１２３〜１２８、８２３〜８３０に対する）が駆動信号を受信し、各ＳＭＰＡブランチは、駆動信号に対応する電圧レベルを有する出力信号を生成する。ブロック１００８において、ＳＭＰＡブランチによって生成される出力信号は、合成出力信号（たとえば、出力１８０、８８０における）を生成するために、（たとえば、出力合成器１６０、８６０によって）同相で合成される。前述のように、合成出力信号は、均一または不均一量子化されてもよい。合成出力信号は、その後、ブロック１０１０において、合成出力信号を帯域制限するために（たとえば、再構成フィルタ１９２、８９２によって）フィルタリングされてもよい。最後に、再構成された出力信号が負荷（たとえば、負荷１９０、８９０）に提供されてもよい。方法は、ＳＭＰＡシステムが動作し続ける限り連続して実行されてもよい。

【0064】

増幅器の一実施形態は、Ｎ個のＳＭＰＡブランチを含む。ＳＭＰＡブランチは、少なくとも第１のＳＭＰＡブランチと、第２のＳＭＰＡブランチとを含む。第１のＳＭＰＡブランチは、２つの第１の駆動信号入力部と、第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含む。２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。第２のＳＭＰＡブランチは、２つの第２の駆動信号入力部と、１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含む。２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチは、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチは、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。

【0065】

増幅器の別の実施形態は、Ｎ個のＳＭＰＡブランチと、合成器と、１つのＲＦ信号入力部および２×Ｎ個の駆動信号出力部を有するモジュールであって、Ｎは１よりも大きい、モジュールとを含む。モジュールは、ＲＦ信号入力部においてＲＦ入力信号を受信し、ＲＦ入力信号をサンプリングして、結果として一連のサンプルを得て、２×Ｎ個の駆動信号出力部において、Ｎ個のＳＭＰＡブランチの各々に駆動信号を提供するように構成されている。任意の所与の時点における駆動信号の状態は、モジュールによって処理されているサンプルの大きさに応じて決まる。ＳＭＰＡブランチは、少なくとも第１のＳＭＰＡブランチと、第２のＳＭＰＡブランチとを含む。第１のＳＭＰＡブランチは、２つの第１の駆動信号入力部と、第１のＳＭＰＡブランチ出力部とを含む。２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチは、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。第２のＳＭＰＡブランチは、２つの第２の駆動信号入力部と、１つの第２のＳＭＰＡブランチ出力部とを含む。２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチは、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチは、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するように構成されている。合成器はＮ個の合成器入力部と、１つの合成器出力部とを含む。合成器入力部の各々は、Ｎ個のＳＭＰＡブランチからのＮ個のＳＭＰＡブランチ出力部のうちの異なるＳＭＰＡブランチ出力部に結合されており、合成器は、ＳＭＰＡブランチのすべてからのＳＭＰＡブランチ出力信号を合成して、合成器出力部において、合成出力信号を生成するように構成されている。合成出力信号は、任意の所与の時点において、２×Ｎ＋１個の量子化状態のうちの１つを有してもよい。

【0066】

増幅器によって実行される、経時変化する信号を増幅するための方法の一実施形態は、増幅器のＮ個のＳＭＰＡブランチによって駆動信号の組合せを受信するステップを含み、Ｎは１よりも大きく、各ＳＭＰＡブランチは、２つの駆動信号入力部であって、それによって、増幅器が合計２×Ｎ個の駆動信号入力部を有する、２つの駆動信号入力部と、１つのＳＭＰＡブランチ出力部であって、それによって、増幅器が合計Ｎ個のＳＭＰＡブランチ出力部を有する、１つのＳＭＰＡブランチ出力部とを含む。方法は、第１のＳＭＰＡブランチの２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチによって、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、第１の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップをさらに含む。方法は、２つの第１の駆動信号入力部において駆動信号の異なる第２の組合せを受信することに応答して、第１のＳＭＰＡブランチによって、第１のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第２の電圧レベルの第１のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップをさらに含む。方法は、第２のＳＭＰＡブランチの２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第１の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチによって、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第３の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップをさらに含む。方法は、２つの第２の駆動信号入力部において駆動信号の第２の組合せを受信することに応答して、第２のＳＭＰＡブランチによって、第２のＳＭＰＡブランチ出力部において、異なる第４の電圧レベルの第２のＳＭＰＡブランチ出力信号を生成するステップをさらに含む。

【0067】

本記載および特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語は、要素間で区別するために使用され、必ずしも特定の構造的な、連続する、または経時的な順序を説明するためのものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であることを理解されたい。さらに、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」といった用語およびそれらの任意の変化形は非排他的な包含をカバーするように意図され、それによって、要素のリストを含む回路、プロセス、方法、製品、または装置が必ずしもそれらの要素に限定されず、明示的に列挙されていない、またはこのような回路、プロセス、方法、製品、または装置に内在する他の要素を含むことができる。本明細書において使用される場合、「結合されている（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語は、電気的または非電気的な様式で直接的または間接的に接続されるものとして定義される。

【0068】

本発明の主題の原理が特定のシステム、装置、および方法に関連して上記で説明されてきたが、この説明は例示のみを目的として為されており、本発明の主題の範囲に対する限定としてではないことは明瞭に理解されたい。本明細書において述べられ図面内に示されたさまざまな機能または処理ブロックは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアまたはそれらの任意の組合せにおいて実装されることができる。さらに、本明細書において採用されている表現または専門用語は説明を目的としており、限定ではない。

【0069】

特定の実施形態の上記の記載は、他者が、現在の知識を適用することによって、一般的な概念から逸脱することなくさまざまな用途のためにそれを容易に改変および／または適合することができるだけ十分に本発明の主題の一般的な性質を公開している。従って、このような適合および改変は開示されている実施形態の均等物の意図および範囲内にある。本発明の主題は、すべてのこのような代替形態、改変形態、均等物、および変形形態を、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲内に入るものとして包含する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】