特表 2023-507245 ＲＦ電力増幅器、チップ及び通信端末

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-22

(54)【発明の名称】ＲＦ電力増幅器、チップ及び通信端末

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/02 20060101AFI20230215BHJP

   H03F 3/195 20060101ALI20230215BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

H03F1/02 111

H03F3/195

H03F3/24

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022527830

(86)(22)【出願日】2020-11-12

(85)【翻訳文提出日】2022-07-08

(86)【国際出願番号】 CN2020128471

(87)【国際公開番号】W WO2021093822

(87)【国際公開日】2021-05-20

(31)【優先権主張番号】201911121417.2

(32)【優先日】2019-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522185416

【氏名又は名称】唯捷創芯（天津）電子技術股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶＡＮＣＨＩＰ （ＴＩＡＮＪＩＮ） ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100179969

【弁理士】

【氏名又は名称】駒井 慎二

(72)【発明者】

【氏名】チョウ キンシン

(72)【発明者】

【氏名】バイ ウンホウ

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA41

5J500AC36

5J500AF10

5J500AF15

5J500AF17

5J500AH02

5J500AH10

5J500AH19

5J500AH25

5J500AH29

5J500AH32

5J500AH33

5J500AK01

5J500AK11

5J500AK12

5J500AK17

5J500AK29

5J500AK42

5J500AK49

5J500AM08

5J500AM22

5J500AS14

5J500AT01

5J500AT02

5J500RG05

5J500RG09

5J500WU08

(57)【要約】

本発明には、ＲＦ電力増幅器、チップ及び通信端末が開示される。前記ＲＦ電力増幅器は、電力増幅回路、出力整合回路、電力検出回路及びバイアス比較回路を備える。主信号経路の出力電力は電力検出回路によって検出され、前記出力電力に比例する等価電圧を得てバイアス比較回路に入力する。等価電圧の数値はバイアス比較回路によって調整され、且つ制御電圧と比較されることによって、電力増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給する。それによって、１つの閉ループ回路が形成され、ＲＦ電力増幅器は、異なる電力レベル下でゲイン及び出力電力の安定した状態で作動を維持できる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦ電力増幅器であって、
電力増幅回路、出力整合回路、電力検出回路及びバイアス比較回路を備えており、
前記電力増幅回路は、前記出力整合回路に接続され、
前記電力検出回路の入力端子は、主信号経路上のノードに接続され、
前記電力検出回路の出力端子は、前記バイアス比較回路の入力端子に接続され、
前記バイアス比較回路の出力端子は、前記電力増幅回路のバイアス端子及び／またはコレクタ端子に接続され、
前記主信号経路上の出力電力は前記電力検出回路によって検出して、前記出力電力に比例する等価電圧を得て、前記等価電圧が前記バイアス比較回路に入力された後に、前記電力増幅回路の異なるバイアス端子に必要な異なるバイアス状態に基づいて、前記等価電圧の数値を調製して、１つまたは複数の分岐等価電圧を得て、
各々の前記分岐等価電圧は、前記バイアス比較回路に事前に入力された制御電圧とそれぞれ比較され、前記制御電圧が前記ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応するまで、前記電力増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給し続けることを特徴とする、ＲＦ電力増幅器。

【請求項2】

前記電力検出回路は、カプラ及び包絡線検波器を備えており、前記カプラの入力端子は、前記出力整合回路を介して前記電力増幅回路の出力端子に接続され、前記カプラのスルー出力端子は出力負荷に接続され、前記カプラの結合出力端子は、前記包絡線検波器の入力端子に接続され、前記包絡線検波器の出力端子は、前記バイアス比較回路の前記入力端子に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項3】

前記カプラは、コンデンサに置き換えられることを特徴とする、請求項２に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項4】

前記包絡線検波器は、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第１のダイオード、第４の抵抗及び第１のコンデンサを備えており、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、電源とグランドの間に接続され、前記第３の抵抗は、前記第１のダイオードのアノードと、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の共通ノードとの間に接続され、前記第１のダイオードのカソードは、前記第４の抵抗及び前記第１のコンデンサの並列ネットワークを介して前記グランドに接続されることを特徴とする、請求項２に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項5】

前記バイアス比較回路は、Ｎ個の低ドロップアウトリニアレギュレータを備えており、Ｎは正の整数であり、各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータの入力端子は、それぞれ前記制御電圧及び前記電力検出回路に接続され、各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータの出力端子は、前記電力増幅回路のバイアス端子及び／またはコレクタ端子に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項6】

各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ、第５の抵抗、第６の抵抗、演算増幅器、ＰＭＯＳトランジスタ及び第７の抵抗を備えており、前記第５の抵抗と前記第６の抵抗は、第３のノードとグランドとの間に接続され、前記演算増幅器の正相入力端子は、前記第５の抵抗と前記第６の抵抗との間の共通ノードに接続され、前記演算増幅器の反転入力端子は、外部のベースバンド回路に接続され、前記演算増幅器の出力端子は、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートに接続され、前記ＰＭＯＳトランジスタのソースは電源に接続され、前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、前記第７の抵抗を介してグランドに接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項7】

前記電力増幅回路は、１段または多段の増幅回路及び各１段の増幅回路に対応するバイアス回路を備えており、各１段の増幅回路は、対応する前記バイアス回路に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項8】

前記主信号経路上の特定のノードは、前記電力増幅回路の任意の１段の増幅回路、第１のノード及び第２のノードを含むことを特徴とする、請求項７に記載のＲＦ電力増幅器。

【請求項9】

集積回路チップであって、
請求項１～８のいずれか１項に記載のＲＦ電力増幅器を備えることを特徴とする、前記集積回路チップ。

【請求項10】

通信端末であって、
請求項１～８のいずれか１項に記載のＲＦ電力増幅器を備えることを特徴とする、通信端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＲＦ電力増幅器に関し、同時に該ＲＦ電力増幅器を備える集積回路チップ及び対応する通信端末にも関し、ＲＦ集積回路技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

ＲＦ電力増幅器は、無線通信アプリケーションに欠かせない重要な部品であり、無線通信に必要なＲＦ信号の電力要件を満たすために、トランシーバーによって出力される変調ＲＦ信号を電力増幅する。無線通信の性能要件により、ＲＦパワーアンプは電力制御を行う必要がある。また、プロセスの偏差により、ＲＦ電力増幅器のゲインを招き、出力電力が変化する。

【0003】

従来技術において、ＲＦ電力増幅器の電力制御方法は主に以下の２つを含む。
第１は、閉ループ制御に基づく電力制御方法である。該電力制御方法は、主にＲＦ電力増幅器の入力電力を制御することによって、ＲＦ電力増幅器の最終の出力電力を制御する。また、該電力制御方法では、同じバイアス電圧を使用して要件を満たす出力電力を生成するため、ＲＦ電力増幅器に必要な出力電力が小さい場合、ＲＦ電力増幅器の電流に余裕ができ、不要な浪費を招く。

【0004】

第２は、開ループ制御に基づく電力制御方法である。該電力制御方法は、主に電圧を制御することにより、ＲＦ電力増幅器の最終の出力電力を制御する。該電力制御方法では、ＲＦ電力増幅器を制御する制御電圧の出力電力の大きさを知ることができないため、制御電圧がＲＦ電力増幅回路のバイアス電圧を正確に制御できなくなり、さらに、ＲＦ電力増幅器の出力電力を正確に制御できなくなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明にて解決しようとする主要な技術問題は、ＲＦ電力増幅器を提供することである。

【0006】

本発明にて解決しようとする他の技術問題は、上記ＲＦ電力増幅器を備える集積回路チップ及び対応する通信端末を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決策を採用する。
本発明の実施形態の第１の態様により、電力増幅回路、出力整合回路、電力検出回路及びバイアス比較回路を備えるＲＦ電力増幅器が提供される。前記電力増幅回路は前記出力整合回路に接続され、前記ＲＦ電力増幅器の主信号経路を形成し、前記電力検出回路の入力端子は、前記主信号経路上の特定のノードに接続され、前記電力検出回路の出力端子は、前記バイアス比較回路の入力端子に接続され、前記バイアス比較回路の出力端子は、前記電力増幅回路のバイアス端子及び／またはコレクタ端子に接続される。

【0008】

前記主信号経路上の出力電力は、前記電力検出回路によって検出し、前記出力電力に比例する等価電圧を得て、前記等価電圧が前記バイアス比較回路に入力された後に、前記電力増幅回路の異なるバイアス端子に必要な異なるバイアス状態に基づいて、前記等価電圧の数値を調製し、１つまたは複数の分岐等価電圧を得る。

【0009】

各々の前記分岐等価電圧は、それぞれ前記バイアス比較回路に事前に入力した制御電圧に比較し、前記制御電圧が前記ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応するまで、前記電力増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給し続け、異なる電力レベル下でのＲＦ電力増幅器の出力電力が安定するように制御される。

【0010】

好ましくは、前記電力検出回路は、カプラ及び包絡線検波器を備える。前記カプラの入力端子は、前記出力整合回路を介して前記電力増幅回路の出力端子に接続され、前記カプラのスルー出力端子は出力負荷に接続され、前記カプラの結合出力端子は前記包絡線検波器の入力端子に接続される。前記包絡線検波器の出力端子は、前記バイアス比較回路の前記入力端子に接続される。

【0011】

好ましくは、前記カプラはコンデンサに置き換えられる。

【0012】

好ましくは、前記包絡線検波器は、第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第１のダイオード、第４の抵抗及び第１のコンデンサを備える。前記第１の抵抗と前記第２の抵抗とは、電源とグランドとの間に接続され、前記第３の抵抗は、前記第１のダイオードのアノードと、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗の共通ノードとの間に接続され、前記第１のダイオードのカソードは、前記第４の抵抗及び前記第１のコンデンサの並列ネットワークを介して前記グランドに接続される。

【0013】

好ましくは、前記バイアス比較回路は、Ｎ個の低ドロップアウトリニアレギュレータを備えており、Ｎは正の整数である。各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータの入力端子は、前記制御電圧及び前記電力検出回路にそれぞれ接続され、各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータの出力端子は、前記電力増幅回路のバイアス端子及び／またはコレクタ端子に接続される。

【0014】

好ましくは、各々の前記低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ、第５の抵抗、第６の抵抗、演算増幅器、ＰＭＯＳトランジスタ及び第７の抵抗を備える。前記第５の抵抗と前記第６の抵抗は、第３のノードとグランドとの間に接続され、前記演算増幅器の正相入力端子は、前記第５の抵抗と前記第６の抵抗との間の共通ノードに接続される。前記演算増幅器の反転入力端子は、外部のベースバンド回路に接続され、前記演算増幅器の出力端子は、前記ＰＭＯＳトランジスタのゲートに接続される。前記ＰＭＯＳトランジスタのソースは電源に接続され、前記ＰＭＯＳトランジスタのドレインは、前記第７の抵抗を介してグランドに接続される。

【0015】

好ましくは、前記電力増幅回路は、１段または多段の増幅回路、及び各１段の増幅回路に対応するバイアス回路を備える。各１段の増幅回路は、対応する前記バイアス回路に接続される。

【0016】

好ましくは、前記主信号経路上の特定のノードは、前記電力増幅回路の任意の１段の増幅回路、第１のノード及び第２のノードを備える。

【0017】

本発明の実施形態の第２の態様により、上記のＲＦ電力増幅器を備える集積回路チップが提供される。

【0018】

本発明の実施形態の第３の態様により、上記のＲＦ電力増幅器を含む通信端末が提供される。

【0019】

本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器において、主信号経路上の出力電力は、電力検出回路によって検出し、前記出力電力に比例する等価電圧を得てバイアス比較回路に入力する。等価電圧の数値は、バイアス比較回路によって調整され、制御電圧と比較し、電力増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給する。このようにして、１つの閉ループが形成すされるため、ＲＦ電力増幅器は、異なる電力レベル下でゲイン及び出力電力の安定した状態で作動を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器の回路ブロック図である。

【図2】包絡線検波器とカプラからなる電力検出回路を用いたＲＦ電力増幅器の回路ブロック図である。

【図3】本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器における包絡線検波器の回路概略図である。

【図4】本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器における包絡線検波器の入力電力と出力直流電圧との関係を示す図である。

【図5】本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器におけるバイアス比較回路の回路概略図である。

【図6】２段の増幅回路を用いたＲＦ電力増幅器の回路概略図１である。

【図7】２段の増幅回路を用いたＲＦ電力増幅器の回路概略図２である。

【図8】本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器における電力増幅回路のコレクタ電圧と出力電力との関係を示す図である。

【図9】本発明の実施形態により示される通信端末の構造ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の技術的内容は、添付の図面及び特定の実施形態を組合わせて、以下でさらに詳細に説明する。

【0022】

図１に示すように、本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器は、電力増幅回路５、出力整合回路２、電力検出回路３及びバイアス比較回路４を備える。電力増幅回路５、出力整合回路２及び出力負荷９が順番に接続されて、ＲＦ電力増幅器の主信号経路を形成し、基地局との通信に必要な電力を満たすために、入力ＲＦ信号の増幅を実現する。電力検出回路３の入力端子は、主信号経路上の特定のノード（図１に示すように、電力増幅回路５と出力整合回路２との間に位置する第１のノード７と、出力整合回路２と出力負荷９との間に位置する第２のノード８）に接続され、電力検出回路３の出力端子は、バイアス比較回路４の入力端子に接続され、バイアス比較回路４の出力端子は、電力増幅回路５のバイアス端子及び／またはコレクタ端子に接続される。

【0023】

主信号経路上の電力は、電力検出回路３によって検出し、主信号経路の電力に比例する等価電圧を得て、前記等価電圧がバイアス比較回路４に入力された後に、電力増幅回路５の異なるバイアス端子に必要な異なるバイアス状態に基づいて、等価電圧の数値を調整し、１つまたは複数の分岐等価電圧を得る。各々の分岐等価電圧は、外部のベースバンド回路がバイアス比較回路４に事前に入力した制御電圧１とそれぞれ比較され、電力増幅回路５に、制御電圧及び分岐等価電圧との電位差が逆方向に変化するバイアス電圧６及び／またはコレクタ電圧を生成し、生成されたバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧が、対応する分岐等価電圧を制御電圧と等しくするまで生成し続ける。また、制御電圧は、ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応し、ＲＦ電力増幅器の出力電力を、異なる電力レベル下で安定性するように制御する。

【0024】

なお、外部のベースバンド回路がバイアス比較回路４に事前に入力した制御電圧は、ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応し、即ち、１つの出力電力レベルは１つの制御電圧に対応する。ベースバンド回路には、ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応する複数の制御電圧が事前に設定されている。ＲＦ電力増幅器の、ベースバンド回路によって提供される制御電圧の数値は、通信端末（携帯電話など）が基地局と情報を交換する時に必要とする実際の出力電力に基づいて決定される。即ち、異なる制御電圧を設定することにより、ＲＦ電力増幅器は異なる出力電力を得ることができる。例えば、携帯電話が基地局と通信すると仮定すると、この時、携帯電話が基地局に近い場合、携帯電話が基地局と情報を交換する時に必要な出力電力は、比較的に小さく、基地局は携帯電話との情報交換に必要な出力電力を携帯電話にフィードバックし、携帯電話は、ベースバンド回路を介して必要な出力電力レベルに対応する制御電圧を、そのＲＦ電力増幅器に供給する。

【0025】

図２に示すように、本発明の一実施形態において、電力検出回路３は、カプラ３１と包絡線検波器３０とを備える。カプラ３１の入力端子は、出力整合回路２を介して電力増幅回路５の出力端子に接続され、カプラ３１のスルー出力端子８は出力負荷９に接続される。カプラ３１の結合出力端子３２は、包絡線検波器３０の入力端子に接続され、包絡線検波器３０の出力端子は、バイアス比較回路４の入力端子に接続される。

【0026】

カプラ３１は、電力増幅回路５、出力整合回路２及び出力負荷９から構成されるＲＦ電力増幅器の主信号経路上の特定の位置での出力電力を検出し、結合電力を生成する。前記結合電力は、ＲＦ電力増幅器の出力電力と一定の比例関係がある。例えば、カプラ３１によって検出されたＲＦ電力増幅器の主信号経路上の特定位置の出力電力及び生成された結合電力は、ＲＦ電力増幅器の出力電力の１パーセントである。

【0027】

カプラ３１を、主信号経路上の第２のノード８に接続することは、第１のノード７に接続することより、電力増幅回路５の出力電力に対する影響が小さく、第２のノード８の位置でカプラ３１によって検出された電力は、最終の出力電力にもっと近い。したがって、カプラ３１は、主信号経路上の第２のノード８に接続することによって、主信号経路に対するＲＦ信号の影響を小さく保証するだけでなく、電力検出回路３によって検出された電力を増幅回路の最終の出力電力にもっと近くすることが好ましい。ここで、カプラ３１の結合係数は、一般的に２０ｄＢより大きいため、主信号経路上の特定位置での出力電力を検出すると共に、電力増幅回路５の出力電力の損失を低減することもできる。

【0028】

また、コンデンサでカプラを置き換えることによって、ＲＦ電力増幅器の主信号経路上の特定位置での出力電力を検出することができる。

【0029】

包絡線検波器３０は、カプラ３１の結合出力端子３２から出力される結合電力を受け取り、前記結合電力に比例する等価電圧３３を得る。図３に示すように、包絡線検波器３０は、第１の抵抗３０７、第２の抵抗３０８、第３の抵抗３１０、第１のダイオード３０２、第４の抵抗３０４及び第１のコンデンサ３０５を備える。第１の抵抗３０７及び第２の抵抗３０８は、電源とグランドとの間に接続され、分圧作用によって第１のダイオード３０２にバイアス電圧を提供する。第３の抵抗３１０は、第１のダイオード３０２のアノード３０１と、第１の抵抗３０７及び第２の抵抗３０８の共通ノード３０９との間に接続され、第１のダイオード３０２に適切なバイアス電流を提供する。第１のダイオード３０２のカソード３０３は、第４の抵抗３０４及び第１のコンデンサ３０５の並列ネットワークを介してグランドに接続される。第４の抵抗３０４は、第１のダイオード３０２の負荷として、第１のダイオード３０２に直流状態を提供すると共に、第１のダイオード３０２に電力から電圧への変化ゲインを提供する。第１のコンデンサ３０５は、第１のダイオード３０２の出力電圧の直流部分を得るために、第１のダイオード３０２のフィルタコンデンサとして使用される。第４の抵抗３０４及び第１のコンデンサ３０５を介して、カプラ３１によって出力される結合電力を、事前に振幅された等価電圧に変換することができ、前記等価電圧は結合電力に比例する。ここで、カプラ３１によって出力される結合電力は、コンデンサ３０６を介して第１のダイオード３０２のアノード３０１に入力される。包絡線検波器３０は、カプラ３１によって出力された結合電力を、事前に振幅された等価電圧に変換した後、第４の抵抗３０４と第１のコンデンサ３０５との間の共通ノード３０３を、包絡線検波器３０の出力端子として使用し、バイアス比較回路４に入力する。図４に示すように、第１のダイオード３０２のアノード３０１での入力電力（カプラ３１によって出力される結合電力）が、－１５ｄＢｍから１０ｄＢｍに変化する場合、第１のダイオード３０２のカソード３０３での直流電圧（結合電力に対応する事前に振幅された等価電圧）は０．３Ｖから１．３５Ｖに変化する。

【0030】

図５に示すように、本発明の一実施形態において、バイアス比較回路４は、Ｎ個の低ドロップアウトリニアレギュレータを備えており、Ｎは正の整数で、Ｎの値は、電力増幅回路５によって必要とする実際のバイアス電圧、及びコレクタ電圧の個数によって決定される。各低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ、第５の抵抗４０２、第６の抵抗４０３、演算増幅器４０６、ＰＭＯＳトランジスタ４０８及び第７の抵抗４１１を備える。各低ドロップアウトリニアレギュレータの各部分の接続関係及び作動原理は、以下の通りである。第５の抵抗４０２及び第６の抵抗４０３は、第３のノード４０１とグランドとの間に接続され、電力増幅回路５の作動状態に基づいて、第５の抵抗４０２及び第６の抵抗４０３の分圧作用によって、電力検出回路３から出力される等価電圧を特定比率でコピーし、１つの分岐等価電圧を得る。演算増幅器４０６の正相入力端子は、第５の抵抗４０２と第６の抵抗４０３との間の共通ノード４０４に接続され、共通ノード４０４を介して、第５の抵抗４０２と第６の抵抗４０３の分圧作用によって得られた分岐等価電圧を受け取る。演算増幅器４０６の反転入力端子は、外部のベースバンド回路に接続され、ＲＦ電力増幅器で必要とする実際の出力電力レベルに対応する制御電圧を受け取る。演算増幅器４０６の出力端子は、ＰＭＯＳトランジスタ４０８のゲートに接続され、ＰＭＯＳトランジスタ４０８のソース４０９は電源に接続され、ＰＭＯＳトランジスタ４０８のドレイン４１０は、第７の抵抗４１１を介してグランドに接続される。

【0031】

バイアス比較回路４の作動原理は、電力検出回路３によって出力された等価電圧３３（該等価電圧３３は、電力検出回路３によって検出された出力電力に比例する）を、各低ドロップアウトリニアレギュレータの演算増幅器４０６に入力することによって、各低ドロップアウトリニアレギュレータが、電力増幅回路５の作動状態に基づいて、第５の抵抗４０２と第６の抵抗４０３の分圧作用によって、電力検出回路３から出力される等価電圧を特定比率でコピーし、１つの分岐等価電圧を得る。演算増幅器４０６は、分岐等価電圧と事前に演算増幅器４０６の反転入力端子に入力された制御電圧１とを比較した後、ＰＭＯＳトランジスタ４０８のドレイン４１０は、第７の抵抗４１１を介して電圧を生成し、電力増幅回路５にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給する。ここで、第７の抵抗４１１の数値は、必要に応じて異なる値から選択して使用することができる。

【0032】

電力増幅回路５は、１段または多段の増幅回路と、各１段の増幅回路に対応するバイアス回路を備えているため、各低ドロップアウトリニアレギュレータの電力増幅回路５に基づく作動状態とは、電力増幅回路５の特定段の増幅回路の作動状態を意味することができる。即ち、各低ドロップアウトリニアレギュレータは、電力増幅回路５の特定段の増幅回路の作動状態に基づいて、第５の抵抗４０２と第６の抵抗４０３の分圧作用によって、電力検出回路３によって出力される等価電圧を特定比率でコピーし、１つの分岐等価電圧を得る。即ち、各低ドロップアウトリニアレギュレータは、電力増幅回路５の対応する特定段の増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給し、バイアス電圧またはコレクタ電圧を介して、対応する特定段の増幅回路の出力電力を制御することができる。よって、複数の低ドロップアウトリニアレギュレータを使用して、電力増幅回路５の対応する多段の増幅回路に、バイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を提供することができる。

【0033】

各低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ、電力増幅回路５、出力整合回路２及び電力検出回路３と閉ループ制御を形成するため、各低ドロップアウトリニアレギュレータは、電力検出回路３によって出力される等価電圧を引き続き受け取る。低ドロップアウトリニアレギュレータは、毎回受け取った等価電圧を動的に調整して、分岐等価電圧を得、分岐等価電圧を制御電圧と比較して、各低ドロップアウトリニアレギュレータの対応する分岐等価電圧が制御電圧と等しくなるまで、電力増幅回路５の対応する特定段の増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給する。さらに、制御電圧は、ＲＦ電力増幅器の出力電力レベルに対応し、ＲＦ電力増幅器の出力電力を、異なる電力レベル下で安定するように制御する。

【0034】

出力整合回路２は、外部のアンテナとの間のインピーダンス整合を実現することによって、電力増幅回路５が、ＲＦ信号をアンテナに入力し、アンテナを介してＲＦ信号を基地局に送信することができる。出力整合回路２は、直列インダクタと並列コンデンサを備えており、即ち、インダクタは、第１のノード７と第２のノード８の前に接続され、コンデンサは、第２のノード８とグランドとの間に接続される。

【0035】

以下は、２段の増幅回路及び２段の増幅回路に対応するバイアス回路を用いた電力増幅回路５を例として、第２のノード８の出力電力を検出し、電力増幅回路５の特定段の増幅回路にコレクタ電圧を供給するか、または各１段の増幅回路にそれぞれバイアス電圧及びコレクタ電圧を供給するのが一般的である。本発明の実施形態に提供されるＲＦ電力増幅器の作動原理及び各１段の増幅回路及び対応するバイアス回路の構造に対して説明する。

【0036】

図６に示すように、電力増幅回路５の第１段の増幅回路は、第１の三極管５０２を備えており、第１の三極管５０２のコレクタは、第１のインダクタンス５０９の一端に接続され、第１のインダクタンス５０９は、第１段の増幅回路の負荷として使用される。第１のインダクタンス５０９の他端は、第２のコンデンサ５１０を介してグランドに接続され、第２のコンデンサ５１０は、第１段の増幅回路のバイパスコンデンサとして使用される。第１のインダクタンス５０９と第２のコンデンサ５１０との共通端５１１は、ＡＣ接地と見なすことができる。第８の抵抗５０５の一端及び第２の三極管５０４のコレクタは、ノード５０８に接続され、第８の抵抗５０５の他端は、第２の三極管５０４のベース電極に接続され、第８の抵抗５０５の他端は、第２のダイオード５０６及び第３のダイオード５０７を介してグランドに接続される。第２の三極管５０４のエミッタは、第９の抵抗５０３を介して第１の三極管５０２のベース電極に接続され、第１の三極管５０２にバイアス電流を供給する。ここで、第８の抵抗５０５、第２の三極管５０４、第２のダイオード５０６、第３のダイオード５０７及び第９の抵抗５０３は、第１段の増幅回路に対応するバイアス回路を構成する。第１の三極管５０２のコレクタは、第３のコンデンサ５１２を介して第３の三極管５１３のベース電極に接続され、第１段の増幅回路は、コンデンサ５０１を介してＲＦ信号を受信し、前記ＲＦ信号を第３のコンデンサ５１２を介して第２段の増幅回路に入力する。同様に、第２のインダクタンス５２０の一端は、第３の三極管５１３の負荷として、第３の三極管５１３のコレクタに接続される。第２のインダクタンス５２０の他端は、第４のコンデンサ５２１を介してグランドに接続され、第４のコンデンサ５２１は、第２段の増幅回路のバイパスコンデンサとして使用され、第２のインダクタンス５２０と第４のコンデンサ５２１との共通端５２２はＡＣ接地と見なすことができる。第１０の抵抗５１６の一端及び第４の三極管５１５のコレクタは、ノード５１９に接続され、第１０の抵抗５１６の他端は、第４の三極管５１５のベース電極に接続され、且つ第４のダイオード５１７及び第５のダイオード５１８を介してグランドに接続される。第４の三極管５１のエミッタは、第１１の抵抗５１４を介して第３の三極管５１３のベース電極に接続され、第３の三極管５１３にバイアス電流を供給する。第３の三極管５１３のコレクタは、出力整合回路２を介して出力負荷に出力される。

【0037】

電力検出回路３は、第２のノード８の出力電力を検出して、前記出力電力に比例する等価電圧５２６を得、前記等価電圧５２６はバイアス比較回路４に入力される。バイアス比較回路４は、等価電圧５２６とバイアス比較回路４に事前に入力された制御電圧１とを比較することによって、バイアス電圧５２９を得る。バイアス電圧５２９は、第２のインダクタンス５２０と第４のコンデンサ５２１との間の共通ノード５２２に接続され、第２段の増幅回路にコレクタ電圧を提供する。電力増幅回路の出力電力は、コレクタ電圧によって制御される。

【0038】

図７に示すように、第２のノード８の出力電力は、電力検出回路３によって検出され、前記出力電力に比例する等価電圧５２６を得、前記等価電圧５２６は、バイアス比較回路４の４つの低ドロップアウトリニアレギュレータにそれぞれ入力される。ここで、２つの低ドロップアウトリニアレギュレータは、電力増幅回路５の第１段の増幅回路の作動状態に基づいて、等価電圧の数値を調製し、２つの分岐等価電圧を得る。この２つの低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ対応する分岐等価電圧を制御電圧と比較し、ノード５０８及びノード５１１を介して、第１段の増幅回路に対応するバイアス電圧５３４及びコレクタ電圧５３３を生成し、生成されたバイアス電圧とコレクタ電圧とが、対応する分岐等価電圧を制御電圧と等しくするまで、生成し続ける。他の２つの低ドロップアウトリニアレギュレータも、電力増幅回路５の第２段の増幅回路の作動状態に基づいて、等価電圧の数値を調整し、２つの分岐等価電圧を得る。この２つの低ドロップアウトリニアレギュレータは、それぞれ対応する分岐等価電圧をそれぞれ制御電圧と比較し、ノード５１９及びノード５２２を介して、第２段の増幅回路に対応するバイアス電圧５３２及びコレクタ電圧５３１を生成し、生成されたバイアス電圧とコレクタ電圧とが、対応する分岐等価電圧を制御電圧と等しくするまで、生成し続ける。

【0039】

図８に示すように、第２段の増幅回路の、バイアス比較回路４によって提供されるコレクタ電圧が０．４Ｖから３．４Ｖに変化する場合、電力増幅回路の出力電力は１１ｄＢｍから３５ｄＢｍに変化する。したがって、図４及び図８により、電力増幅回路は、異なる制御電圧を設定することによって、異なる出力電力が得られることが分かる。

【0040】

本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器は、電力検出回路によって主信号経路上の出力電力を検出して、前記出力電力に比例する等価電圧を得、バイアス比較回路に入力する。等価電圧の数値は、バイアス比較回路によって調整され、且つ制御電圧と比較され、電力増幅回路にバイアス電圧及び／またはコレクタ電圧を供給する。このようにして１つの閉ループ回路が形成され、電力増幅回路の出力電力を安定して制御するという目的を達成する。また、主信号経路上の出力電力を検出することによって、各段の増幅回路の作動状態を調整し、よって、プロセス変化によるＲＦ電力増幅器の作動状態の変化を抑制すると共に、入力電力の変化がＲＦ電力増幅器の作動状態に与える影響を減らすことができる。したがって、ＲＦ電力増幅器は、異なる電力レベル下でゲイン及び出力電力の安定した状態で作動を維持することができる。

【0041】

本発明の実施形態により提供されるＲＦ電力増幅器は、集積回路チップに使用することもできる。前記集積回路チップにおけるＲＦ電力増幅器の具体的な構造については、ここでは詳細に説明しない。

【0042】

また、上記のＲＦ電力増幅器は、図９に示すように、通信部品の重要な構成部分として通信端末に使用することもできる。ここで言及される通信端末とは、モバイル環境で使用できるＧＳＭ、ＥＤＧＥ、ＷｉＦｉ及び４Ｇ／５Ｇなどの様々な通信規格をサポートする携帯電話、ノートパソコン、タブレットパソコン、カーコンピュータなどを含むコンピュータ機器を指す。また、本発明の実施形態によって提供される技術的解決策は、通信基地局などの他の通信部品が応用される場合にも適用する。

【0043】

図９は、本発明の実施形態に係る通信端末の構造ブロック図である。図９を参照すると、通信端末８００は、処理部品８０２、メモリ８０４、電源部品８０６、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース８１２、センサ部品８１４及び通信部品８１６の１つまたは複数の部品を備えることができる。

【0044】

処理部品８０２は、一般的に、通信端末８００の全体の操作を制御する。処理部品８０２は、上記方法のステップの全てまたは一部を完成するために、コマンドを実行する１つまたは複数のプロセッサ８２０を備えることができる。また、処理部品８０２は、処理部品８０２と他の部品との間の相互作用を便利にする、１つまたは複数のモジュールを備えることができる。

【0045】

メモリ８０４は、通信端末８００の操作を支持するために、様々なタイプのデータを記憶するように構成される。このようなデータの例には、通信端末８００で操作する任意のアプリケーションプログラムまたは方法のコマンド等が含まれる。メモリ８０４は、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスクまたは光ディスクなどの如何なるタイプの揮発性または不揮発性の記憶装置またはそれらを組み合わせて実装することができる。

【0046】

電源部品８０６は、通信端末８００の様々な部品に電力を供給する。電源部品８０６は、電源管理システム、１つまたは複数の電源、及び通信端末８００への電力の生成、管理及び分配に関連する他の部品を備えることができる。Ｉ／Ｏインターフェース８１２は、処理部品８０２及び周辺インターフェースモジュールとの間にインターフェースを提供し、上記の周辺インターフェースモジュールは、キーボード、スクロールホイール、ボタンなどであってもよい。

【0047】

センサ部品８１４は、通信端末８００に様々な側面の状態評価を提供するための１つまたは複数のセンサを備える。一部の実施形態において、前記センサ部品８１４には、加速センサ、ジャイロセンサ、磁気センサ、圧力センサまたは温度センサなどが含まれる。

【0048】

通信部品８１６は、通信端末８００と他の装置、好ましくは４Ｇ／５Ｇアクセスモジュールとの間の有線方式または無線方式の通信を容易にするように構成される。通信端末８００は、ＧＳＭ、ＥＤＧＥ、ＷｉＦｉ、４Ｇ／５Ｇまたはそれらの組合せなどの様々な通信規格に基づいて、無線ネットワークにアクセスすることができる。

【0049】

以上、本発明の実施形態によって提供されるＲＦ電力増幅器、チップ及び通信端末について詳細に説明した。当業者にとって、本発明の実質的な内容から逸脱することなくそれに対して行われた如何なる明らかな変更は、本発明の特許請求の保護範囲に属する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】