튜닝 가능한 임피던스 종단 회로를 갖는 도허티 전력 증폭기 결합기{DOHERTY POWER AMPLIFIER COMBINER WITH TUNABLE IMPEDANCE TERMINATION CIRCUIT}

관련 출원(들)의 상호 참조

본 출원은 TUNABLE WIDE-BAND HYBRID-BASED DOHERTY COMBINER WITH WIDE-BAND HARMONIC REJECTION이라는 명칭으로 2014년 8월 13일자로 출원된 미국 가출원 제62/036,854호에 대한 우선권을 주장하며, 따라서 그 개시 내용 전체는 본 명세서에 참고로 명확히 포함된다.

분야

본 개시 내용은 일반적으로 무선 주파수(RF) 신호 결합기에 관한 것이다.

4G LTE(Long Term Evolution) 응용에 유용한 다중 모드/다중 대역(MMMB) 전력 증폭기 모듈(power amplifier module, PAM)들은 높은 전력 부가 효율(power-added efficiency, PAE)을 유지하면서 높은 피크 대 평균 전력 비율(peak-to-average-power ratio, PAPR) 사양을 충족시키기 위해 백-오프에서 바람직하게 동작한다. 백-오프 하에서의 효율 향상을 위한 포락선 추적 PAM들에 비해, 도허티(Doherty) PAM들은 훨씬 감소된 시스템 복잡성 및 감소된 교정 및 디지털 사전 왜곡(digital pre-distortion, DPD) 사양들을 이용하여 백-오프 하에서 높은 선형성과 더불어 높은 효율을 달성할 수 있다. 그러나, 통상적인 도허티 전력 증폭기 아키텍처들은 기존의 도허티 전력 결합기들의 협대역 특성으로 인해 대역폭이 제한된다.

일부 구현들에 따르면, 본 개시 내용은 제1 코일 및 제2 코일을 갖는 발룬 변압기 회로를 포함하는 신호 결합기와 관련된다. 상기 제1 코일은 제1 포트와 제2 포트 사이에 구현된다. 상기 제2 코일은 제3 포트와 제4 포트 사이에 구현된다. 상기 제1 포트와 상기 제3 포트는 제1 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제2 포트와 상기 제4 포트는 제2 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제1 포트는 제1 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제4 포트는 제2 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제2 포트는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 결합을 산출하도록 구성된다. 상기 신호 결합기는 상기 제3 포트를 접지에 결합하는 종단 회로를 더 포함한다. 상기 종단 회로는 튜닝 가능한 임피던스 소자를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 신호 결합기는 대역 선택 신호를 수신하고 상기 대역 선택 신호에 기초하여 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제어기는 상기 제1 커패시터 또는 상기 제2 커패시터 중 적어도 하나를 튜닝하도록 더 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 포트는 도허티 전력 증폭기(PA)로부터 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있고, 상기 제4 포트는 상기 도허티 PA로부터 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로는 복수의 커패시터를 포함한다. 상기 복수의 커패시터 각각은 2 × π × 상기 도허티 PA의 각각의 동작 주파수 × 상기 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스의 역수와 대략 같은 정전 용량을 갖질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 신호 결합기는 동작 주파수를 지시하는 대역 선택 신호를 수신하고, 2 × π × 상기 동작 주파수 × 상기 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스의 역수와 대략 같은 정전 용량을 갖도록 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로를 튜닝하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제어기는 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로의 상기 정전 용량의 절반과 대략 같은 정전 용량을 갖도록 상기 제1 커패시터와 상기 제2 커패시터를 튜닝하도록 더 구성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 제1 포트는 도허티 전력 증폭기(PA)로부터 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있고, 상기 제4 포트는 상기 도허티 PA로부터 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로는 복수의 인덕터를 포함할 수 있다. 상기 복수의 인덕터 각각은 상기 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스를 2 × π × 상기 도허티 PA의 각각의 동작 주파수로 나눈 값과 대략 같은 인덕턴스를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 신호 결합기는 동작 주파수를 지시하는 대역 선택 신호를 수신하고, 상기 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스를 2 × π × 상기 동작 주파수로 나눈 값과 대략 같은 인덕턴스를 갖도록 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로를 튜닝하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로는 병렬로 접속된 복수의 임피던스 소자들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 임피던스 소자들 각각은 직렬로 접속된 임피던스와 스위치를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 종단 회로는 상기 제2 포트에서 하나 이상의 고조파의 세기를 감소시키도록 구성된 고조파 제거 회로를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 고조파 제거 회로는 직렬로 접속된 복수의 공진 소자를 포함할 수 있고, 상기 복수의 공진 소자 각각은 병렬로 접속된 인덕터와 커패시터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 공진 소자 각각은 상기 신호 결합기의 동작 주파수의 배수와 대략 같은 공진 주파수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 공진 소자 각각은 상기 신호 결합기의 각각의 동작 주파수의 2배와 대략 같은 공진 주파수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 고조파 제거 회로는 상기 제3 포트와 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로 사이에 구현된다.

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 복수의 컴포넌트를 수용하도록 구성된 패키징 기판을 포함하는 전력 증폭기 모듈과 관련된다. 전력 증폭기 모듈은 상기 패키징 기판 상에 구현된 신호 결합기를 포함한다. 상기 신호 결합기는 제1 코일 및 제2 코일을 갖는 발룬 변압기 회로를 포함한다. 상기 제1 코일은 제1 포트와 제2 포트 사이에 구현된다. 상기 제2 코일은 제3 포트와 제4 포트 사이에 구현된다. 상기 제1 포트와 상기 제3 포트는 제1 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제2 포트와 상기 제4 포트는 제2 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제1 포트는 제1 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제4 포트는 제2 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제2 포트는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 결합을 산출하도록 구성된다. 상기 신호 결합기는 상기 제3 포트를 접지에 결합하는 종단 회로를 더 포함한다. 상기 종단 회로는 튜닝 가능한 임피던스 회로를 포함한다.

일부 실시예들에서, 상기 PA 모듈은 상기 패키징 기판 상에 구현된 제어기를 더 포함할 수 있고, 상기 제어기는 대역 선택 신호를 수신하고 상기 대역 선택 신호에 기초하여 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로를 튜닝하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 본 개시 내용은 무선-주파수(RF) 신호를 생성하도록 구성되는 송수신기를 포함하는 무선 디바이스와 관련된다. 상기 무선 디바이스는 상기 송수신기와 통신하는 전력 증폭기(PA) 모듈을 포함한다. 상기 PA 모듈은 상기 RF 신호를 수신하고 상기 RF 신호를 제1 부분과 제2 부분으로 분할하도록 구성된 입력 회로를 포함한다. 상기 PA 모듈은 상기 제1 부분을 수신하기 위해 상기 입력 회로에 결합된 캐리어 증폭 경로, 및 상기 제2 부분을 수신하기 위해 상기 입력 회로에 결합된 피크 증폭 경로를 갖는 도허티 PA를 더 포함한다. 상기 PA 모듈은 상기 도허티 PA에 결합된 출력 회로를 더 포함한다. 상기 출력 회로는 제1 코일 및 제2 코일을 갖는 발룬 변압기 회로를 포함한다. 상기 제1 코일은 제1 포트와 제2 포트 사이에 구현된다. 상기 제2 코일은 제3 포트와 제4 포트 사이에 구현된다. 상기 제1 포트와 상기 제3 포트는 제1 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제2 포트와 상기 제4 포트는 제2 커패시터에 의해 결합된다. 상기 제1 포트는 상기 캐리어 증폭 경로를 통해 제1 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제4 포트는 상기 피크 증폭 경로를 통해 제2 신호를 수신하도록 구성된다. 상기 제2 포트는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 결합을 증폭된 RF 신호로서 산출하도록 구성된다. 상기 PA 모듈은 상기 제3 포트를 접지에 결합하는 종단 회로를 더 포함한다. 상기 종단 회로는 튜닝 가능한 임피던스 회로를 포함한다. 상기 무선 디바이스는 상기 PA 모듈과 통신하는 안테나를 더 포함한다. 상기 안테나는 상기 증폭된 RF 신호의 전송을 용이하게 하도록 구성된다.

일부 실시예들에서, 상기 무선 디바이스는 대역 선택 신호를 수신하고 상기 대역 선택 신호에 기초하여 상기 튜닝 가능한 임피던스 회로를 튜닝하도록 구성되는 제어기를 더 포함할 수 있다.

본 개시 내용은 2015년 7월 13일자로 출원된 CIRCUITS, DEVICES AND METHODS RELATED TO COMBINERS FOR DOHERTY POWER AMPLIFIERS라는 제목의 미국 특허 출원 번호 제14/797,261호와 관련되고, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조되어 포함된다.

도 1은 본 명세서에 설명된 것과 같은 하나 이상의 특징을 갖는 도허티 결합기가 구현될 수 있는 전력 증폭기(PA)의 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 도허티 결합기로서 이용될 수 있는 하이브리드 회로의 예를 도시한다.
도 3은 일부 실시예들에서, 신호 결합기가 커패시터를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시한다.
도 4는 일부 실시예들에서, 신호 결합기가 인덕터를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시한다.
도 5는 일부 실시예들에서, 신호 결합기가 튜닝 가능한 임피던스 회로를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시한다.
도 6은 일부 실시예들에서, 튜닝 가능한 임피던스 회로가 병렬로 접속된 복수의 임피던스 소자들을 포함할 수 있는 것을 도시한다.
도 7은 일부 실시예들에서, 신호 결합기가 고조파 제거 회로를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시한다.
도 8은 일부 구현들에서, 고조파 제거 회로가 직렬로 접속된 복수의 공진 소자들을 포함할 수 있는 것을 도시한다.
도 9는 본 명세서에 설명된 것과 같은 하나 이상의 특징을 갖는 모듈을 나타낸다.
도 10은 본 명세서에 설명된 것과 같은 하나 이상의 특징을 갖는 무선 디바이스를 나타낸다.

본 명세서에 제공된 서두는 있다면 단지 편의를 위한 것이고 청구된 발명의 범위 또는 의미에 반드시 영향을 주지 않는다.

도허티 전력 증폭기 아키텍처를 위한 광대역 튜닝 가능한 하이브리드 기반 결합기를 제안함으로써 MMMB PAM을 위한 4G LTE 표준의 선형성 요건 하에서 높은 PAE를 유지하는 문제를 다루는 회로들, 시스템들, 및 방법들이 본 명세서에 설명된다. 도허티 전력 증폭기를 사용하는 부하 변조는 전력 백-오프 하에서 높은 효율을 유지하는 또 하나의 방법이다. 이 방식에서, 2개의 병렬 PAM들, 즉 캐리어 증폭기(carrier amplifier) 및 피크 증폭기(peaking amplifier)가 사용된다. 피크 증폭기는 캐리어 증폭기에 의해 보여진 부하를 변조하므로 캐리어 증폭기가 백-오프 시에도 높은 효율의 포화된 동작에 유지되게 해준다. 이 부하 변조는 특정 주파수로 정합된 임피던스를 갖는 임피던스 정합 회로망을 사용하여 달성될 수 있다. 그러므로, 튜닝 가능한 임피던스 회로가 없는 MMMB PAM에서, 여러 개의 도허티 PAM들(그 각각은 2개의 증폭기를 필요로 함)이 여러 개의 대역들을 커버하는 데 사용될 수 있어서, 구현하는 데 비용이 많이 들고/들거나 실시가 불가능할 수 있다.

도 1은 본 명세서에 설명된 것과 같은 하나 이상의 특징을 갖는 도허티 결합기가 구현될 수 있는 전력 증폭기(PA)(100)의 예시적인 아키텍처를 도시한다. 도시된 아키텍처는 도허티 PA 아키텍처이다. 다양한 예들이 이러한 도허티 PA 아키텍처의 맥락에서 설명되지만, 본 개시의 하나 이상의 특징이 또한 다른 유형의 PA 시스템들에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

예시적인 PA(100)는 증폭될 RF 신호를 수신하는 입력 포트(RF_IN)를 포함하는 것으로 도시된다. 이러한 입력 RF 신호는 캐리어 증폭 경로(110)와 피크 증폭 경로(130)로 분할되기 전에 프리-드라이버 증폭기(102)에 의해 부분적으로 증폭될 수 있다. 이러한 분할은 디바이더(104)에 의해 달성될 수 있다.

도 1에서, 캐리어 증폭 경로(110)는 감쇠기(112) 및 일괄하여 114로 표시된 증폭 단들을 포함하는 것으로 도시된다. 증폭 단들(114)은 디바이더 단(116) 및 출력 단(120)을 포함하는 것으로 도시된다. 디바이더 단(116)은 바이어스 회로(118)에 의해 바이어스되는 것으로 도시되고, 출력 단(120)은 바이어스 회로(122)에 의해 바이어스되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 더 많거나 적은 증폭 단들이 있을 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 예들에서, 증폭 단들(114)은 때때로 증폭기로서 설명되지만; 이러한 증폭기는 하나 이상의 단을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1에서, 피크 증폭 경로(130)는 위상 시프팅 회로(132) 및 일괄하여 134로 표시된 증폭 단들을 포함하는 것으로 도시된다. 증폭 단들(134)은 디바이더 단(136) 및 출력 단(140)을 포함하는 것으로 도시된다. 디바이더 단(136)은 바이어스 회로(138)에 의해 바이어스되는 것으로 도시되고, 출력 단(140)은 바이어스 회로(142)에 의해 바이어스되는 것으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 더 많거나 적은 증폭 단들이 있을 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 예들에서, 증폭 단들(134)은 때때로 증폭기로서 설명되지만; 이러한 증폭기는 하나 이상의 단을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1은 캐리어 증폭 경로(110)와 피크 증폭 경로(130)가 출력 포트(RF_OUT)에 증폭된 RF 신호를 생성하도록 결합기(144)에 의해 결합될 수 있다는 것을 더 도시한다. 결합기(144)에 관련된 예들이 본 명세서에서 더 상세히 설명된다. 예를 들어, 결합기(144)는 도 3, 도 4, 도 5, 또는 도 7의 결합기들 중 하나로서 구현될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도허티 결합기로서 이용될 수 있는 하이브리드 회로의 예를 도시한다. 이러한 하이브리드 회로는 RFIC(radio-frequency integrated circuit, 무선 주파수 집적 회로), MMIC(monolithic microwave integrated circuit, 모놀리식 마이크로웨이브 집적 회로), 및 다른 RF 모듈들과 같은 응용들에 부분적으로 적합하도록 구성될 수 있다. 도 2a는 이러한 하이브리드 회로의 개략도를 도시하고, 도 2b는 그것의 예시적인 레이아웃을 도시한다.

도 2a 및 도 2b의 하이브리드 회로는 발룬(balun)에 기초한 반 집중형의(semi-lumped) 90도 하이브리드로서 구현될 수 있다. 사용된 발룬의 소형 특성으로 인해, 이러한 설계는 실리콘, GaAs 및 IPD(integrated passive device, 집적된 수동 소자) 기판들(예를 들어, 유리 또는 실리콘)과 같은 절연/반 절연(semi-insulating) 기판들 상에 쉽게 구현될 수 있다.

그러므로, 도 2a에서, 신호 결합기(244)는 제1 포트(231), 제2 포트(232), 제3 포트(233), 및 제4 포트(234)를 포함하는 것으로 도시된다. 제1 커패시터(222)는 제1 포트(231)와 제2 포트(232)를 결합시킨다. 제2 커패시터(223)는 제3 포트(233)와 제4 포트(234)를 결합시킨다. 신호 결합기(244)는 또한 4개의 포트들이 각각 신호 결합기(244)의 4개의 포트들(231-234)에 결합된 변압기(221)를 포함한다. 도 2b에서, 실질적으로 유사한 신호 결합기(254)가 1차 코일 및 2차 코일을 포함하는 발룬 변압기(251)를 포함하는 것으로 도시된다.

도 2a 및 도 2b의 예에서, 특정한 종단이 도허티 작용을 달성하기 위해 분리 포트(예를 들어, 제3 포트(231))에 제공될 수 있다. 종단의 예들이 본 명세서에서 더 상세히 설명된다.

일부 실시예들에서, 이러한 특정한 종단은 그 리액턴스가 시스템의 특성 임피던스와 크기가 동일한 정전 용량(예를 들어, 커패시터)으로서 구현될 수 있는 것으로 나타내어질 수 있다.

따라서, 이러한 정전 용량은 C = 1/(2πfZ ₀ )로 표현될 수 있으며, 여기서 f는 도허티 PA의 동작 주파수이고, Z ₀ 는 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스이다.

도 3은, 일부 실시 형태에서, 신호 결합기(300)가 커패시터(323)를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시한다. 신호 결합기(300)는 도허티 PA의 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있는 제1 입력 포트(331), 도허티 PA의 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있는 제2 입력 포트(332), 및 제1 입력 포트(331) 및 제2 입력 포트(432)에서 수신된 신호들의 결합을 출력하는 출력 포트(333)를 포함한다. 신호 결합기(300)는 제1 코일(301)과 제2 코일(302)을 갖는 변압기(예를 들어, 발룬 변압기)를 포함하며, 제1 코일(301)은 제1 포트(311)와 제2 포트(312) 사이에서 구현되고, 제2 코일(302)은 제3 포트(313)와 제4 포트(314) 사이에서 구현된다. 제1 포트(311)와 제3 포트(313)는 제1 커패시터(321)에 의해 결합되고, 제2 포트(312)와 제4 포트(314)는 제2 커패시터(322)에 의해 결합된다. 제3 포트(313)는 도 3에서 제3 커패시터(323)를 포함하는 종단 회로를 통해 접지에 결합된다. 일부 구현들에서, 제1 커패시터(321)와 제2 커패시터(322)의 정전 용량은 동일하다. 일부 구현들에서, 제3 커패시터(323)의 정전 용량은 제1 커패시터(321) 및/또는 제2 커패시터(322)의 정전 용량의 2배이다.

일부 구현들에서, 제3 커패시터(323)의 정전 용량은, 2 × π × 도허티 PA의 동작 주파수 × 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스의 역수, 예를 들면, C = 1/(2πfZ ₀ )와 대략 동일하며, 여기서 f는 도허티 PA의 동작 주파수이고, Z ₀ 는 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스이다.

이는 L = Z ₀ /(2πf)의 유도성 종단을 갖는 대안적 구성이 유사한 방식으로 도허티 결합기 기능을 제공할 수 있음을 나타낼 수 있다. 캐리어 및 피크 증폭기의 포트 위치들이 이와 같은 경우에 교환될 수 있다.

도 4는, 일부 실시 형태에서, 신호 결합기(400)가 인덕터(423)를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 나타낸다. 도 4의 신호 결합기(400)는 도허티 PA의 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있는 제1 입력 포트(431), 도허티 PA의 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 수 있는 제2 입력 포트(432), 및 제1 입력 포트(431) 및 제2 입력 포트(432)에서 수신된 신호들의 결합을 출력하는 출력 포트(433)를 포함한다. 신호 결합기(400)는 제1 코일(401)과 제2 코일(402)을 갖는 변압기(예컨대, 발룬 변압기)를 포함하며, 제1 코일(401)은 제1 포트(411)와 제2 포트(412) 사이에서 구현되고, 제2 코일(402)은 제3 포트(413)와 제4 포트(414) 사이에서 구현된다. 제1 포트(411)와 제3 포트(413)는 제1 커패시터(421)에 의해 결합되고, 제2 포트(412)와 제4 포트(414)는 제2 커패시터(422)에 의해 결합된다. 제3 포트(413)는 도 4에서, 인덕터(423)를 포함하는 종단 회로를 통해 접지에 결합된다.

일부 구현들에서, 인덕터(423)의 인덕턴스는, 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스를 2 × π × 도허티 PA의 동작 주파수로 나눈 값, 예를 들면 2 × π × 도허티 PA의 동작 주파수의 역수 × 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스, 예를 들면, L = Z ₀ /(2πf)와 거의 같고, 여기서 f는 도허티 PA의 동작 주파수이고, Z ₀ 는 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스이다.

신호 결합기는 다중 모드/다중 대역(MMMB) 전력 증폭기 모듈(PAM)의 일부로서 다중 모드 또는 다중 동작 주파수용으로 사용될 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, (도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은) 단일 커패시터 또는 단일 인덕터보다는, 튜닝 가능한 임피던스 회로가 사용될 수 있어서 다양한 주파수들 및/또는 구성들을 위해 다양한 임피던스들로 튜닝될 수 있다.

도 5는, 일부 실시예들에서, 신호 결합기(500)가 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 나타낸다. 도 5의 신호 결합기(500)는 도허티 PA의 캐리어-증폭된 신호(또는, 대안적인 구현에서는, 도허티 PA의 피크-증폭된 신호)를 수신하도록 구성될 수 있는 제1 입력 포트(531), 도허티 PA의 피크-증폭된 신호(또는, 대안적인 구현에서는, 도허티 PA의 캐리어-증폭된 신호)를 수신하도록 구성될 수 있는 제2 입력 포트(532), 및 제1 입력 포트(531) 및 제2 입력 포트(532)에서 수신된 신호들의 결합을 출력하는 출력 포트(533)를 포함한다. 신호 결합기(500)는 제1 코일(501)과 제2 코일(502)을 갖는 변압기(예를 들면, 발룬 변압기)를 포함하며, 제1 코일(501)은 제1 포트(511)와 제2 포트(512) 사이에서 구현되고, 제2 코일(502)은 제3 포트(513)와 제4 포트(514) 사이에서 구현된다. 제1 포트 (511)와 제3 포트(513)는 제1 커패시터(521)에 의해 결합되고, 제2 포트(512)와 제4 포트(514)는 제2 커패시터(522)에 의해 결합된다. 제3 포트(513)는 도 5에서, 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)를 포함하는 종단 회로를 통해 접지에 결합된다.

신호 결합기(500)는 상기 신호 결합기(500)가 일부인 시스템의 현재 동작 주파수를 나타내는 대역 선택 신호를 수신하도록 구성된 제어기(520)에 의해 제어된다. 제어기(520)는 상기 대역 선택 신호에 기초하여 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)를 튜닝하도록 더 구성된다. 일부 구현들에서, 제어기(520)는 제1 커패시터(521) 또는 제2 커패시터(522) 중 적어도 하나를 튜닝하도록 더 구성된다.

일부 구현들에서, 제1 포트(511)는 도허티 PA로부터 (예를 들면, 제1 입력 포트(531)를 통해) 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성되고, 제4 포트(514)는 도허티 PA로부터 (예를 들면, 제2 입력 포트(532)를 통해) 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성된다. 따라서, 제어기(520)는 2 × π × (대역 선택 신호에 의해 지시된) 동작 주파수 × 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스의 역수와 거의 동일한 정전 용량을 갖도록 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)를 튜닝하도록 구성될 수 있다. 제어기(520)는 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)의 정전 용량의 절반과 거의 동일한 정전 용량을 갖도록 제1 커패시터(521) 및/또는 제2 커패시터(522)를 튜닝할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 포트(511)는 도허티 PA로부터 (예를 들면, 제1 입력 포트(531)를 통해) 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성되고, 제4 포트(514)는 도허티 PA로부터 (예를 들면, 제2 입력 포트(532)를 통해) 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성된다. 따라서, 제어기(520)는 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스를 2 × π × (대역 선택 신호에 의해 지시된) 동작 주파수로 나눈 값과 거의 동일한 인덕턴스를 갖도록 튜닝 가능한 임피던스 회로(523)를 튜닝하도록 구성될 수 있다.

도 6은 일부 실시예들에서 튜닝 가능한 임피던스 회로(623)가 병렬 연결된 복수의 임피던스 소자를 포함할 수 있는 것을 도시된다. 병렬 연결된 임피던스 소자들 각각은 직렬 연결된 임피던스(610a-610d) 및 스위치(612a-612d)를 포함한다. 임피던스(610a-610d)는 하나 이상의 저항, 커패시터, 및/또는 인덕터를 포함할 수 있다. 스위치(612a-612d)는 튜닝 가능한 임피던스 회로(623)가 특정 임피던스를 갖도록 튜닝하기 위해 제어기(예를 들어, 도 5의 제어기(520))에 의해 개방 상태 또는 폐쇄 상태로 제어될 수 있다.

일부 구현들에서, 튜닝 가능한 임피던스 회로(623)는 하나 이상의 동작 주파수에서 동작하도록 구성된 도허티 PA를 포함하는 시스템의 일부이다. 따라서, 임피던스(610a-610d)는 복수의 커패시터를 포함할 수 있으며, 복수의 커패시터 각각은 2 × π × 도허티 PA의 각각의 동작 주파수 × 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스의 역수와 거의 동일한 정전 용량을 갖는다. 임피던스(610a-610d)는 복수의 인덕터를 대안적으로 (또는 부가적으로) 포함할 수 있으며, 복수의 인덕터 각각은 도허티 PA에 결합된 부하의 특성 임피던스를 2 × π × 도허티 PA의 각각의 동작 주파수로 나눈 값과 거의 동일한 임피던스를 갖는다.

도 7은 일부 실시예들에서, 신호 결합기(700)가 고조파 제거 회로(724)를 포함하는 종단 회로를 포함하는 것을 도시된다. 도 7의 신호 결합기(700)는, 도 7의 신호 결합기(700)가 제3 포트(513)와 튜닝 가능한 임피던스 회로(523) 사이에 구현된 고조파 제거 회로(724)를 포함한다는 점을 제외하고는, 도 5의 신호 결합기(500)와 실질적으로 유사하다.

고조파 제거 회로(724)는 제2 포트(512)(그리고, 결과적으로, 출력 포트(533))에서 하나 이상의 고조파의 강도를 감소시키도록 구성된다. 제1 입력 포트(531)가 캐리어-증폭된 신호를 수신하도록 구성되고 제2 입력 포트(532)가 피크-증폭된 신호를 수신하도록 구성될 때, 캐리어-증폭된 신호 및 피크-증폭된 신호는 증폭되고 있는 RF 신호의 원치않는 고조파를 포함할 수 있다. 고조파 제거 회로(724)는 출력 포트(533)에서 이러한 고조파의 강도를 감소시키도록 구성된다.

도 8은 일부 구현들에서 고조파 제거 회로(823)가 직렬 연결된 복수의 공진 소자를 포함할 수 있다는 것을 도시된다. 공진 소자들 각각은 병렬 연결된 인덕터(812a-812d) 및 커패시터(810a-810d)를 포함한다. 복수의 공진 소자 각각은 고조파 제거 회로(823)가 일부인 시스템의 동작 주파수(한 세트의 동작 주파수들 중 하나)의 배수와 거의 동일한 공진 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 복수의 공진 소자 각각은 신호 결합기의 각각의 동작 주파수의 2배와 거의 동일한 공진 주파수를 가진다. 따라서, 고조파 제거 회로(823)를 포함하는 시스템이 제1 주파수, 제2 주파수, 및 제3 주파수 중 하나 이상에서 동작하도록 구성된다면, 공진 소자들은 제1 주파수의 2배, 제2 주파수의 2배, 및 제3 주파수의 2배의 공진 주파수를 각각 가질 수 있다.

도 9는 일부 실시예들에서 구성들(예를 들어, 도 1, 도 2a, 도 2b, 및 도 3-8에 도시된 구성들) 중 일부 또는 모두가 전체적으로 또는 부분적으로 모듈에 구현될 수 있다는 것을 도시된다. 이러한 모듈은 예를 들어, 프런트-엔드 모듈(FEM, front-end module)일 수 있다. 도 9의 예에서, 모듈(900)은 패키징 기판(902)을 포함할 수 있으며, 다수의 컴포넌트는 이러한 패키징 기판(902) 상에 장착될 수 있다. 예를 들어, FE-PMIC 컴포넌트(904), 전력 증폭기 어셈블리(906)(튜닝 가능한 임피던스 회로를 포함하는 결합기(907)를 포함할 수 있음), 정합 컴포넌트(908), 및 멀티플렉서 어셈블리(910)는 패키징 기판(902) 상에 그리고/또는 그 내에 장착되고/되거나 구현될 수 있다. 다수의 SMT 디바이스(914) 및 안테나 스위치 모듈(ASM, antenna switch module)(912)과 같은 다른 컴포넌트들은 또한 패키징 기판(902) 상에 장착될 수 있다. 다양한 컴포넌트들 모두가 패키징 기판(902) 상에 배치된 것으로 도시되더라도, 일부 컴포넌트(들)가 다른 컴포넌트(들) 위에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다.

일부 구현들에서, 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 디바이스 및/또는 회로는 무선 디바이스와 같은 RF 전자 디바이스에 포함될 수 있다. 이러한 디바이스 및/또는 회로는 본 명세서에 설명된 모듈 형태 또는 이들의 어떤 조합으로 무선 디바이스에서 직접 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 무선 디바이스는 예를 들어, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 전화 기능을 갖거나 갖지 않는 핸드헬드 무선 디바이스, 무선 태블릿 등을 포함할 수 있다.

도 10은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 이로운 특징들을 갖는 예시적인 무선 디바이스(1000)를 도시한다. 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 갖는 모듈의 맥락에서, 이러한 모듈은 점선 박스(900)로 일반적으로 도시될 수 있으며, 예를 들어, 프런트 엔드 모듈(FEM)로서 구현될 수 있다.

도 10을 참조하면, 전력 증폭기(PA)들(100a-100d)은 증폭되고 전송될 RF 신호를 생성하고 수신된 신호를 처리하기 위해 공지된 방식들로 구성 및 동작될 수 있는 송수신기(1010)로부터 그들 각각의 RF 신호를 수신할 수 있다. 송수신기(1010)는 사용자에게 적합한 데이터 및/또는 음성 신호들과 송수신기(1010)에 적합한 RF 신호들 사이에 변환을 제공하도록 구성된 기저대역 서브 시스템(1008)과 상호 작용하는 것으로 도시된다. 송수신기(1010)는 또한 무선 디바이스(1000)의 동작을 위한 전력을 관리하도록 구성된 전력 관리 컴포넌트(1006)와 통신할 수 있다. 이러한 전력 관리는 또한 기저대역 서브 시스템(1008) 및 모듈(900)의 동작들을 제어할 수 있다.

기저대역 서브 시스템(1008)은 사용자에게 제공되며 사용자로부터 수신되는 음성 및/또는 데이터의 다양한 입력 및 출력을 용이하게 하기 위해 사용자 인터페이스(1002)와 연결되는 것으로 도시된다. 기저대역 서브 시스템(1008)은 또한 무선 디바이스의 동작을 용이하게 하고/하거나 사용자에게 정보의 저장을 제공하기 위해 데이터 및/또는 명령어들을 저장하도록 구성된 메모리(1004)에 연결될 수 있다.

예시적인 무선 디바이스(1000)에서, PA들(100a-100d)의 출력들은 (각각의 정합 회로들(1020a-1020d)을 통해) 정합되고 이들 각각의 다이플렉서들(1012a-1012d)에 라우팅되는 것으로 도시된다. 이렇게 증폭되고 필터링된 신호들은 전송을 위해 안테나 스위치(1014)를 통해 안테나(1016)(또는 다수의 안테나)에 라우팅될 수 있다. 일부 실시예에서, 다이플렉서들(1012a-1012d)은 전송 및 수신 동작들이 공통 안테나(예를 들어, 1016)를 이용하여 동시에 수행되게 할 수 있다. 도 10에서, 수신된 신호들은 예를 들어, 저잡음 증폭기(LNA, low noise amplifier)를 포함할 수 있는 "Rx" 경로들(도시 안됨)로 라우팅되는 것으로 도시된다.

다수의 다른 무선 디바이스 구성은 본 명세서에 설명된 하나 이상의 특징을 이용할 수 있다. 예를 들어, 무선 디바이스는 다중 대역 디바이스일 필요가 없다. 다른 예에서, 무선 디바이스는 다이버시티 안테나와 같은 추가 안테나, 및 와이파이, 블루투스, 및 GPS와 같은 추가 접속 특징들을 포함할 수 있다.

문맥이 달리 명확히 요구하지 않는 한, 설명 및 청구항들 전체에서, 표현 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적이거나 총망라하는 의미가 아니라 포괄적인 의미, 즉 "~를 포함하지만 그에 한정되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 일반적으로 사용되는 표현 "결합된"은 직접 접속되거나 하나 이상의 중간 요소를 통해 접속될 수 있는 두 개 이상의 요소를 나타낸다. 또한, 표현들 "본 명세서에", "상기", "하기", 및 유사한 의미의 표현들은 본 출원에서 사용될 때 본 출원의 임의의 특정 부분이 아니라 본 출원 전체를 지칭할 것이다. 상황이 허용하는 경우, 위의 설명에서 단수 또는 복수를 이용하는 표현은 또한 복수 또는 단수를 각각 포함할 수 있다. 둘 이상의 아이템의 리스트와 관련된 표현 "또는"은 다음과 같은 표현 해석들 모두, 즉 리스트 내의 임의의 아이템, 리스트 내의 모든 아이템, 및 리스트 내의 아이템들의 임의 조합을 커버한다.

본 발명의 실시예들의 상기 상세한 설명은 총망라하거나 본 발명을 상기에 개시된 바로 그 형태로 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 특정 실시예들 및 예들은 예시적인 목적들을 위해서 상기에 설명되지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자들이 인식할 수 있듯이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 변형들이 가능하다. 예를 들어, 프로세스들 또는 블록들이 주어진 순서로 제시되지만, 대안적인 실시예들은 상이한 순서로 단계들을 갖는 루틴들을 수행할 수 있거나, 블록들을 갖는 시스템들을 채택할 수 있고, 일부 프로세스들 또는 블록들은 삭제, 이동, 추가, 세분, 결합, 및/또는 변경될 수 있다. 이러한 프로세스들 또는 블록들 각각은 다양한 상이한 방식들로 구현될 수 있다. 또한, 프로세스들 또는 블록들은 때때로 직렬로 수행되는 것으로 도시되지만, 이러한 프로세스들 또는 블록들은 병렬로 대신 수행될 수 있거나 또는 상이한 시간들에 수행될 수 있다.

본 명세서에서 제공되는 본 발명의 가르침들은 반드시 전술한 시스템만이 아니라 다른 시스템들에 적용될 수 있다. 전술한 다양한 실시예들의 요소들 및 작용들은 추가 실시예들을 제공하도록 결합될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예로써 제시되었으며, 본 개시의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 사실상, 본 명세서에 설명되는 새로운 방법들 및 시스템들은 다양한 다른 형태들로 구현될 수 있고, 더욱이, 본 개시의 사상을 벗어나지 않고서, 본 명세서에 설명되는 방법들 및 시스템들의 형태에서의 다양한 생략들, 치환들, 및 변경들이 행해질 수 있다. 첨부된 청구항들 및 그 균등물들은 본 개시의 범위 및 사상 내에 있는 그러한 형태들 또는 변형들을 커버하도록 의도된다.