(57)【要約】      （修正有）【課題】増幅器回路の増幅信号における相互変調歪みを低減して、広範囲の温度及びプロセスの変動に対するシステム線形性を改善する。【解決手段】増幅器回路１００において、信号入力及び信号出力を有し、信号出力において増幅信号をもたらすべく構成される増幅器１０２と、増幅器の信号出力及び信号入力間に結合されたフィードバック経路１０４と、フィードバック経路に配置された増幅器線形性ブースト回路１０６とを含む。増幅器線形性ブースト回路は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６を含む。非線形電流生成器は、増幅信号に基づいて非線形電流を与える。位相シフト回路は、増幅信号の相互変調歪みを低減するように非線形電流の位相を調整する。【選択図】図１
2020010333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器回路であって、
信号入力部及び信号出力部を有する増幅器と、
前記信号出力部と前記信号入力部との間に結合されたフィードバック経路と、
前記フィードバック経路に配置された増幅器線形性ブースト回路と
を含み、
前記増幅器は、前記信号出力部において増幅信号をもたらすように構成され、
前記増幅器線形性ブースト回路は、非線形電流生成器及び位相シフト回路を含み、
前記非線形電流生成器は、前記増幅信号に基づいて非線形電流を与えるべく構成され、
前記位相シフト回路は、前記増幅信号の相互変調歪みを低減するように前記非線形電流の位相を調整するべく構成される、増幅器回路。
【請求項２】
前記非線形電流生成器は、トランジスタに結合されたバイアス回路を含み、
前記バイアス回路は、前記トランジスタに選択的にバイアスを与えるべく構成される、請求項１の増幅器回路。
【請求項３】
前記位相シフト回路は、抵抗器に直列に結合されたキャパシタを含み、
前記キャパシタ及び前記抵抗器は、前記非線形電流生成器と前記信号入力部との間に結合される、請求項２の増幅器回路。
【請求項４】
前記トランジスタは、金属酸化物半導体電界効果トランジスタであり、
前記トランジスタは、ゲート、ソース及びドレインを有し、
前記ドレインは前記信号出力部に結合され、
前記ソースは前記位相シフト回路に結合される、請求項３の増幅器回路。
【請求項５】
前記バイアス回路は、
前記ゲートと電気グランドとの間に結合された第１バイアス抵抗器と、
前記ソースと前記電気グランドとの間に結合された第２バイアス抵抗器と、
前記ゲートと前記ドレインとの間にバイアスキャパシタに並列に結合されたバイアススイッチと
を含む、請求項４の増幅器回路。
【請求項６】
前記バイアススイッチは、動作フィードバックモード中に、前記ゲートを前記電気グランドから結合解除するべく開になる、請求項５の増幅器回路。
【請求項７】
前記バイアス回路は、
前記ゲートと前記第１バイアス入力部との間に結合された第１バイアス抵抗器と、
前記ソースと第２バイアス入力部との間に結合された第２バイアス抵抗器と、
前記ドレインと前記ゲートとの間に結合されたバイアスキャパシタと
を含む、請求項４の増幅器回路。
【請求項８】
前記バイアス回路は、動作フィードバックモード中に、前記第１バイアス入力部において受信した第１制御信号と前記第２バイアス入力部において受信した第２制御信号とに少なくとも部分的に基づいて、前記トランジスタにバイアスを与えるべく構成される、請求項７の増幅器回路。
【請求項９】
前記バイアス回路は、
前記ゲートと電気グランドとの間に結合されたバイアススイッチと、
前記ソースと前記電気グランドとの間に結合された電流源と
を含む、請求項４の増幅器回路。
【請求項１０】
前記バイアススイッチは、動作フィードバックモード中に、前記ゲートを前記電気グランドから結合解除するべく開になる、請求項９の増幅器回路。
【請求項１１】
前記バイアス回路は、
第１バイアススイッチを介して前記ドレインに結合された電流源と、
前記ソースと電気グランドとの間に結合されたバイアス抵抗器と、
前記ゲートと前記電気グランドとの間に結合された第２バイアススイッチと
を含む、請求項４の増幅器回路。
【請求項１２】
前記増幅器線形性ブースト回路と前記信号出力部との間に介在されるように前記フィードバック経路に配置された直流ブロックコンポーネントをさらに含む、請求項１１の増幅器回路。
【請求項１３】
前記第１バイアススイッチは、動作フィードバックモード中に、前記電流源を前記ドレインに結合するべく閉にされ、
前記第２バイアススイッチは、前記ゲートを前記電気グランドから結合解除するべく開にされる、請求項１１の増幅器回路。
【請求項１４】
前記信号出力部と前記非線形電流生成器との間に介在されるように前記フィードバック経路に配置されたバイパススイッチをさらに含み、
前記バイパススイッチは、前記増幅器線形性ブースト回路を前記信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される、請求項１から１３のいずれか一項の増幅器回路。
【請求項１５】
前記増幅器は、前記信号入力部において受信した信号に可変利得を適用して前記信号出力部において増幅信号をもたらすべく構成される、請求項１の増幅器回路。
【請求項１６】
前記位相シフト回路は、前記増幅器の利得設定に少なくとも部分的に基づいて前記非線形電流の位相をシフトさせるべく構成される、請求項１５の増幅器回路。
【請求項１７】
前記位相シフト回路は、可変抵抗器に直列に結合された可変キャパシタを含み、
前記可変キャパシタ及び前記可変抵抗器の少なくとも一方は、前記非線形電流の位相を変えるべく調整可能である、請求項１６の増幅器回路。
【請求項１８】
前記位相シフト回路は、前記増幅器の利得設定に少なくとも部分的に基づいて前記非線形電流の振幅を調整するべく構成される、請求項１５の増幅器回路。
【請求項１９】
前記振幅シフト回路は、可変抵抗器に直列に結合された可変キャパシタを含み、
前記可変キャパシタ及び前記可変抵抗器の少なくとも一方は、前記非線形電流の振幅を変えるべく調整可能である、請求項１８の増幅器回路。
【請求項２０】
前記信号出力部と前記非線形電流生成器との間に介在されるように前記フィードバック経路に配置されたバイパススイッチをさらに含み、
前記バイパススイッチは、前記増幅器の利得設定に少なくとも部分的に基づいて前記増幅器線形性ブースト回路を前記信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される、請求項１５から１９のいずれか一項の増幅器回路。
【請求項２１】
請求項１〜１３又は１５〜１９のいずれか一項の増幅器回路を含むモジュール。
【請求項２２】
請求項２１のモジュールを含む電子デバイス。
【請求項２３】
増幅器フィードバック方法であって、
増幅器の信号入力部において信号を受信することと、
前記増幅器の信号出力部において増幅信号を与えるべく前記信号を増幅することと、
前記信号入力部において受信した信号に、前記増幅信号に基づいて非線形電流を適用することと、
前記増幅信号の相互変調歪みを低減するべく前記非線形電流の位相をシフトさせることと
を含む、増幅器フィードバック方法。
【請求項２４】
前記非線形電流の位相をシフトさせることは、位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することを含む、請求項２３の増幅器フィードバック方法。
【請求項２５】
前記増幅信号の相互変調歪みを低減するべく前記非線形電流の振幅を調整することをさらに含む、請求項２３の増幅器フィードバック方法。
【請求項２６】
前記非線形電流の振幅を調整することは、位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することを含む、請求項２５の増幅器フィードバック方法。
【請求項２７】
前記非線形電流の振幅を調整することは、前記増幅器の利得設定に基づいて前記非線形電流の振幅を調整することを含む、請求項２５の増幅器フィードバック方法。
【請求項２８】
前記非線形電流の位相をシフトさせることは、前記増幅器の利得設定に基づいて前記位相をシフトさせることを含む、請求項２５の増幅器フィードバック方法。
【請求項２９】
増幅器フィードバック方法であって、
増幅器の信号出力部において増幅信号を与えるべく信号を増幅することと、
前記増幅信号に基づいて非線形電流をもたらすことと、
前記非線形電流の振幅及び位相の少なくとも一方を調整するべく位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することと、
前記増幅信号の相互変調歪みを低減するべく、前記増幅器の信号入力部において前記非線形電流を前記信号に適用することと
を含む、増幅器フィードバック方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、その全体があらゆる目的のためにここに参照により組み入れられる２０１８年７月６日に出願された「増幅器線形性ブースト回路と歪み後フィードバック相殺方法」との名称の米国仮特許出願第６２／６９４，４８８号に係る米国特許法第１１９条（ｅ）の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無線デバイス設計は、例えばスマートフォン及びタブレットのためのものは、信号を有意な歪みなしで増幅することを必要とする。増幅器アーキテクチャが歪みを低減するべく設計されるが、実際には、すべての無線デバイス設計が、相互変調歪みのある程度の測定を経験する。相互変調歪みは、２つ以上の異なる周波数を包含する信号の振幅変調であり、入力信号に付加される非高調波周波数によって定量化される。相互変調歪みは多くの場合、増幅器又は前置増幅器システムにおける非線形性の結果として生じる。制御されない場合、相互変調歪みは、帯域幅を増加させ、様々な望ましくない効果の中でもとりわけ、チャネル干渉をもたらし得る。
【発明の概要】
【０００３】
ここに記載される側面及び例は、電子システムに関し、詳しくは電子システム及びデバイス用の増幅器回路に関する。ここに記載される増幅器回路の様々な例は、増幅信号における相互変調歪みを低減して、広範囲の温度及びプロセスの変動に対するシステム線形性を改善するべく構成される。
【０００４】
本発明の一側面によれば、信号入力及び信号出力を有する増幅器であって、当該信号出力において増幅信号をもたらすべく構成される増幅器と、当該信号出力及び信号入力間に結合されたフィードバック経路と、当該フィードバック経路に配置された増幅器線形性ブースト回路とを含む増幅器回路が与えられる。増幅器線形性ブースト回路は、非線形電流生成器及び位相シフト回路を含む。非線形電流生成器は、増幅信号に基づいて非線形電流を与えるべく構成され、位相シフト回路は、増幅信号の相互変調歪みを低減するように非線形電流の位相を調整するべく構成される。
【０００５】
一実施形態によれば、非線形電流生成器はトランジスタを含む。本実施形態の一側面によれば、非線形電流生成器は、トランジスタに結合されたバイアス回路を含み、当該バイアス回路は、トランジスタに選択的にバイアスをかけるべく構成される。本実施形態の一のさらなる側面によれば、位相シフト回路は、抵抗器に直列に結合されたキャパシタを含む。一例によれば、キャパシタは可変キャパシタであり、抵抗器は可変抵抗器であり、当該キャパシタ及び抵抗器は、非線形電流生成器と信号入力との間に結合される。いくつかの実施形態において、トランジスタは金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、当該トランジスタはゲート、ソース及びドレインを有し、当該ドレインは信号出力に結合され、当該ソースは位相シフト回路に結合される。いくつかの例において、バイアス回路は、ゲートと電気グランドとの間に結合された第１バイアス抵抗器と、ソースと電気グランドとの間に結合された第２バイアス抵抗器と、ゲートとドレインとの間にバイアスキャパシタに並列に結合されたバイアススイッチとを含む。他例において、増幅器回路はさらに、信号出力部と非線形電流生成器との間に介在されるようにフィードバック経路に配置されたバイパススイッチを含み、当該バイパススイッチは、増幅器線形性ブースト回路を信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、動作のフィードバックモード中、バイアススイッチは、ゲートを電気グランドから結合解除するべく開とされる。
【０００６】
他例において、バイアス回路は、ゲートと第１バイアス入力部との間に結合された第１バイアス抵抗器と、ソースと第２バイアス入力部との間に結合された第２バイアス抵抗器と、ドレインとゲートとの間に結合されたバイアスキャパシタとを含む。いくつかの例において、増幅器回路はさらに、信号出力部と非線形電流生成器との間に介在されるようにフィードバック経路に配置されたバイパススイッチを含み、当該バイパススイッチは、増幅器線形性ブースト回路を信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、動作のフィードバックモード中、バイアス回路は、第１バイアス入力部において受信した第１制御信号と第２バイアス入力部において受信した第２制御信号とに少なくとも部分的に基づいて、トランジスタのバイアスを与えるべく構成される。
【０００７】
なおもさらなる例において、バイアス回路は、ゲートと電気グランドとの間に結合されたバイアススイッチと、ソースと電気グランドとの間に結合された電流源とを含む。いくつかの例において、増幅器回路はさらに、信号出力部と非線形電流生成器との間に介在されるようにフィードバック経路に配置されたバイパススイッチを含み、当該バイパススイッチは、増幅器線形性ブースト回路を信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、動作のフィードバックモード中、バイアススイッチは、ゲートを電気グランドから結合解除するべく開とされる。
【０００８】
他例によれば、バイアス回路は、第１バイアススイッチを介してドレインに結合された電流源と、ソースと電気グランドとの間に結合されたバイアス抵抗器と、ゲートと電気グランドとの間に結合された第２バイアススイッチとを含む。いくつかの例において、増幅器回路はさらに、増幅器線形性ブースト回路と信号出力部との間に介在されるようにフィードバック経路に配置された直流ブロックコンポーネントとを含む。増幅器回路はさらに、信号出力部と非線形電流生成器との間に介在されるようにフィードバック経路に配置されたバイパススイッチを含み、当該バイパススイッチは、増幅器線形性ブースト回路を信号出力部から選択的に結合解除するべく構成される。いくつかの実施形態によれば、動作のフィードバックモード中、第１バイアススイッチは、電流源をドレインに結合するべく閉とされ、第２バイアススイッチは、ゲートを電気グランドから結合解除するべく開とされる。
【０００９】
いくつかの実施形態によれば、増幅器は、信号入力部において受信した信号に可変利得を適用して信号出力部において増幅信号をもたらすべく構成される。
【００１０】
いくつかの実施形態において、位相シフト回路は、増幅器の利得設定に少なくとも部分的に基づいて非線形電流の位相をシフトさせるべく構成され、当該位相シフト回路は、可変抵抗器に直列に結合された可変キャパシタを含む。少なくとも一つの実施形態において、可変キャパシタ及び可変抵抗器の少なくとも一方は、非線形電流の位相を変えるべく調整される。いくつかの実施形態によれば、増幅器回路はさらに、信号出力部と非線形電流生成器との間に介在されるようにフィードバック経路に配置されたバイパススイッチを含み、当該バイパススイッチは、増幅器の利得設定に少なくとも部分的に基づいて増幅器線形性ブースト回路を信号出力部から選択的に結合解除するように構成される。少なくともいくつかの実施形態において、可変キャパシタ及び可変抵抗器の少なくとも一方は、非線形電流の振幅を変えるべく調整される。
【００１１】
本発明の一側面によれば、増幅器回路はモジュールに含まれ、当該モジュールは電子デバイスに含まれ得る。本発明の一側面によれば、増幅器回路はシステムに含まれ、当該システムは、信号を送信及び／又は受信するアンテナと、送受信器とを含み、当該増幅器回路は、少なくともアンテナ及び送受信器間に結合される。
【００１２】
本発明の他側面によれば、増幅器フィードバック方法が与えられる。方法は、増幅器の信号入力部において信号を受信することと、当該増幅器の信号出力部において増幅信号を与えるべく信号を増幅することと、当該増幅信号に基づいて信号入力部において受信した信号に非線形電流を適用することと、当該増幅信号の相互変調歪みを低減するべく当該非線形電流の位相をシフトさせることとを含む。一つの側面によれば、非線形電流の位相をシフトさせることは、位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することを含む。位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することは、キャパシタ及び抵抗器の少なくとも一方の値を調整することを含む。他側面によれば、信号入力部において受信した信号に非線形電流を適用することは、信号入力部と信号出力部との間のフィードバック経路にトランジスタを結合することと、当該トランジスタに非線形電流を適用することとを含む。なおもさらなる側面によれば、方法はさらに、増幅信号の相互変調歪みを低減するべく非線形電流の振幅を調整することを含み、当該非線形電流の振幅を調整することは、位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することを含む。いくつかの実施形態において、非線形電流の振幅を調整することは、増幅器の利得設定に基づいて非線形電流の振幅を調整することを含み、いくつかの実施形態において、非線形電流の位相をシフトさせることは、増幅器の利得設定に基づいて位相をシフトさせることを含む。
【００１３】
本発明のなおもさらなる側面によれば、増幅器フィードバック方法は、増幅器の信号出力部において増幅信号を与えるべく信号を増幅することと、当該増幅信号に基づいて非線形電流をもたらすことと、当該非線形電流の振幅及び位相少なくとも一方を調整するべく位相シフト回路の複素インピーダンスを調整することと、当該増幅信号の相互変調歪みを低減するべく当該増幅器の信号入力部における信号に当該非線形電流を適用することとを含む。
【００１４】
これらの典型的な側面及び実装のさらなる他の側面、例及び利点が以下に詳細に説明される。ここに開示される例は、ここに開示される原理の少なくとも一つに整合する任意の態様で他例と組み合わせることができる。「一例」、「何らかの例」、「代替例」、「様々な例」、「一つの例」等の言及は、必ずしも相互に排他的なわけではなく、記載される特定の機能、構造又は特徴が少なくとも一つの例に含まれ得ることを示すことを意図する。ここでのかかる用語の登場は、必ずしも同じ例を言及するわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
縮尺どおりに描かれることを意図しない添付図面を参照して、少なくとも一つの例の様々な側面が以下に説明される。図面は、様々な側面及び例の図示及びさらなる理解を与えるべく含まれ、本明細書に組み入れられかつその一部をなすが、本発明の制限を画定するものとして意図されるわけではない。図面において、様々な図面に例示される同一又はほぼ同一のコンポーネントは、同じ番号によって代表される。明確性を目的として、すべての図面においてすべてのコンポーネントが標識されるわけではないこともあり得る。
【００１６】
【図１】ここに記載される様々な例に係る増幅器回路のブロック図である。
【図２】ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路の模式的な図である。
【図３】ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路の他の模式的な図である。
【図４】ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路の他の模式的な図である。
【図５】ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路の他の模式的な図である。
【図６】ここに記載される様々な例に係る増幅器回路のブロック図である。
【図７】ここに記載される複数の例に係る無線周波数モジュールの一つの例のブロック図である。
【図８】ここに記載される様々な例に係る図７の無線周波数モジュールの実装例が使用される無線デバイスの一つの例のブロック図である。
【図９】図９Ａは、典型的増幅器回路の相互変調歪みを例示する増幅器回路のモンテカルロシミュレーション応答のグラフである。図９Ｂは、ここに記載される様々な例に係る相互変調歪み低減を例示する図１の増幅器回路のモンテカルロシミュレーション応答のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここに記載される側面及び例は、電子システムに関し、詳しくは電子システム及びデバイス用の増幅器回路に関する。様々な例において、記載される増幅器回路は、増幅器の信号入力部と信号出力部との間のフィードバック経路に沿って結合された増幅器線形性ブースト回路を含む。増幅器は、電子デバイスにおいて見出すことができる低雑音増幅器、電力増幅器、又は任意の他の無線周波数増幅器を含み得る。増幅器の信号出力部における増幅信号に基づいて、増幅器線形性ブースト回路は、増幅器の信号入力部に非線形電流を適用して当該増幅信号の相互変調歪みを低減するように構成される。
【００１８】
上述したように、実質的にすべての無線デバイス設計は、相互変調歪みの何らかの測定を経験する。相互変調歪みを低減するべく、典型的には、相互変調歪みシンクが増幅器システムの出力部に結合される。相互変調歪みシンクは、ダイオードとして構成されたトランジスタと、キャパシタと、出力部と電気グランドとの間に直列に結合された抵抗器とを含み得る。相互変調歪みシンクは、いくつかの動作条件に対して改善された性能を与える一方、広い温度範囲又は広範囲のプロセス変動に対しては十分にスケーリングしない。いくつかの例において（例えば、所定の温度において、所定の増幅器利得設定等において）、相互変調歪みシンクは、増幅器システム線形性の改善を与えることができず、その代わりに増幅器システムの性能を制限し得る。
【００１９】
ここに説明される様々な側面及び例によれば、増幅信号の相互変調歪みが、広範囲の温度変動及びプロセス変動に対して低減される。さらに、ここに説明される様々な側面及び例は、変動する（例えば変化する）相互変調歪みにも適用することができる。この能力は、多数のアプリケーションにおいて非常に望ましくなり得る。例えば、多くの無線デバイスにおいて、コンポーネントデバイスが多種多様な条件に対して最小限の歪みを示すことが望ましい。ここに説明される増幅器回路、デバイス、システム、モジュール及びプロセスの側面及び例は、これらの目的に合致し、このような条件の一定範囲にわたり、温度又はプロセスの条件にかかわらず、安定した性能を与えることができる。したがって、ここに開示される様々な側面及び例は、従来型無線デバイスによっては利用可能でなかった重要な機能を与えることができる。
【００２０】
なお、ここに説明される方法及び装置の例は、アプリケーションにおいて、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構造の詳細及びコンポーネントの配列に限られない。方法及び装置は、他の例に実装すること、及び様々な態様で実施又は実装することができる。特定の実施形態の例が、例示目的のみでここに与えられ、限定となることは意図されない。また、本明細書中で使用する表現及び用語は、説明のためのものであって、限定するものとみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」及びこれらのバリエーションの使用は、その後に列挙される項目及びその均等物並びに追加の項目を包囲することを意味する。「又は」及び「若しくは」への言及は、「又は」及び「若しくは」を使用して記載されるいずれの用語も、記載される項目の単数、一つを超えるもの、及びすべてのいずれも示し得るように、包括的に解釈され得る。前後、左右、頂底、上下、及び垂直水平への言及はいずれも、記載の便宜を意図しており、本システム及び方法又はこれらのコンポーネントをいずれか一つの位置的又は空間的配向に限定することを意図しない。
【００２１】
図１は、ここに記載される様々な例に係る増幅器回路１００のブロック図である。増幅器回路１００は、増幅器１０２、フィードバック経路１０４、及び増幅器線形性ブースト回路１０６を含むように示される。増幅器１０２は、信号入力部１０８及び信号出力部１１０を含む。フィードバック経路１０４は、第１端が信号入力部１０８に接続され、第２端が信号出力部１１０に接続される。増幅器線形性ブースト回路１０６は、信号入力部１０８と信号出力部１１０との間のフィードバック経路１０４に配置される。図１に示されるように、増幅器回路１００は、増幅器線形性ブースト回路１０６と信号出力部１１０との間に介在されるようにフィードバック経路１０４に沿って結合されたバイパススイッチ１１２を含み得る。したがって、バイパススイッチ１１２が閉又は開とされることにより、増幅器線形性ブースト回路１０６と信号出力部１１０とを結合又は結合解除することができる。しかしながら、所定の他例において、バイパススイッチ１１２は除去されてよく、信号出力部１１０は、増幅器線形性ブースト回路１０６に直接結合されてよい。様々な例において、図１に示されるように、増幅器線形性ブースト回路１０６は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６を含み得る。非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６はそれぞれが、信号出力部１１０と信号入力部１０８との間のフィードバック経路１０４に沿って結合される。
【００２２】
増幅器１０２は、信号入力部１０８において信号を受信して信号出力部１１０において増幅信号をもたらすように配置される。ここに記載される例の多くにおいて、信号は無線周波数信号である。したがって、増幅器１０２は、いくつかの例を挙げると、低雑音増幅器、電力増幅器又は無線周波数増幅器を含み得る。一つの特定の例において、増幅器１０２は、スマートフォン又はタブレットのような無線デバイスのフロントエンド受信経路内で結合された無線周波数増幅器である。かかる例において、増幅器１０２は、信号入力部１０８においてアンテナからの信号を受信することができ、又はアンテナに結合された一つ以上のスイッチングコンポーネントが、信号出力部１１０における増幅信号を無線周波数送受信器に与えることができる。しかしながら、他例がそのように限定されることはなく、他の実装例において、増幅器１０２は、他のタイプの増幅器としてよく、詳しくは、無線周波数増幅器以外の増幅器（例えばオーディオ増幅器）としてよい。
【００２３】
図１において単数の入力部を有するように示されるが、様々な他例において、増幅器１０２は、異なるタイプの入力部、又は一配列の一つを超える入力部（例えば異なる入力部）を有してよい。いくつかの例において、増幅器１０２は、信号入力部１０８において受信した信号に利得を与えて信号出力部１１０において増幅信号をもたらす。増幅器１０２は、一つ以上の利得段を有してよく、いくつかの例において、受信信号に可変利得（例えば調整可能な利得）を与えることができる。例えば、増幅器１０２は、第１利得を与えるべく構成された低利得段と、低利得段よりも利得を増加させるべく構成された中間利得段と、中間利得段よりも利得を増加させるべく構成された高利得段とを有してよい。各利得段は、増幅器１０２のそれぞれの利得設定、例えば低利得設定、中間利得設定及び高利得設定、に対応し得る。わかることだが、様々な他例において、増幅器１０２は、任意の他の数の利得段、ひいては任意数の利得設定を有してよい。所定例において、増幅器１０２はまた、増幅器バイパス設定も有し得る。増幅器バイパス設定中、利得段が無効又はバイパスされ、増幅器１０２は、いずれの利得も与えることがない。
【００２４】
様々な例において、信号出力部１１０における増幅信号は、望ましくない相互変調歪みを有する。相互変調歪みは、例えば、増幅器１０２の非線形性の結果生じ得る。よって、増幅器線形性ブースト回路１０６が、増幅信号の相互変調歪みを低減して増幅器１０２の線形性を改善するべく構成される。以下にさらに詳述されるように、増幅器線形性ブースト回路１０６の様々な例が、温度又はプロセス条件の変動（例えば利得設定の変化）の結果としての相互変調歪みの変動に順応するという利益を与える。
【００２５】
詳しくは、非線形電流生成器１１４は、信号出力部１１０における増幅信号に基づいて非線形電流をもたらすように構成される。示されるように、非線形電流生成器１１４は、位相シフト回路１１６に結合されて位相シフト回路１１６に非線形電流を与えるように構成される。位相シフト回路１１６は、非線形電流の位相及び振幅の少なくとも一方を調整して増幅器１０２の信号入力部に非線形電流を与えるべく構成される。様々な例において、非線形電流の位相及び／又は振幅が、位相シフト回路１１６によって制御される結果、信号入力部１０８に与えられるときに当該非線形電流が増幅信号の相互変調歪みを低減（又は完全に相殺）する。詳しくは、非線形電流の位相及び／又は振幅は、非線形電流が信号出力部１１０における増幅信号の相互変調歪みに破壊的に干渉し、ひいてはこの相互変調歪みを低減又は相殺するように、調整される。非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６の特定のコンポーネントはさらに、図２〜６のそれぞれを参照し、続けて図１を参照してここに記載される。
【００２６】
ここでは一般に非線形電流を与えると記載されるが、様々な例において、非線形電流生成器１１４は具体的に、増幅信号Ｓｘに基づいて非線形応答Ｓｙをもたらす。例えば、非線形応答Ｓｙは以下のように表すことができる。
【数１】
2020010333.tif 000003
非線形電流の位相及び振幅の一方又は双方を調整するとき、位相シフト回路１１６は、非線形応答Ｓｙの多項式の項（すなわちａ０、ａ１、ａ２、ａ３、…、ａｎ）の位相及び振幅それぞれを調整するべく構成される。具体的に、位相シフト回路は、多項式の項の位相及び振幅を、増幅器信号応答が線形化されるように調整するべく構成される。
【００２７】
ここでの図面のコンポーネントがブロック図において別個の要素として図示及び記載されて「回路」と称されるが、特にそうでないことが示されない限り、当該要素は、アナログ回路、デジタル回路、又はソフトウェア命令を実行する一つ以上のマイクロプロセッサの一つ又はこれらの組み合わせとして実装することができる。特にそうでないことが示されない限り、信号線は、別個のアナログ又はデジタル信号線として実装することができる。特にそうでないことが示されない限り、信号は、デジタル又はアナログいずれの形式でエンコードすることができ、従来型デジタルアナログ変換器又はアナログデジタル変換器は図面に示されない。
【００２８】
図２は、ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路１００の模式的な図である。詳しくは、図２は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６の一実装例を示す。図示のように、非線形電流生成器１１４は、トランジスタ２００及びバイアス回路２０２を含み得る。トランジスタ２００が、ソース、ドレイン及びゲートを有する３端子金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されるが、様々な他例において、トランジスタ２００は、異なるタイプのトランジスタとしてよく、又は３つを超える端子を有するＭＯＳＦＥＴとしてよい。図２の図示において、ドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合され、ソースは位相シフト回路１１６に結合される。
【００２９】
バイアス回路２０２は、トランジスタ２００のバイアスを、ひいては増幅器線形性ブースト回路１０６の動作のモードを制御するべく構成された様々な回路要素を含み得る。様々な例において、増幅器線形性ブースト回路１０６は、動作バイパスモード又は動作フィードバックモードで動作することができる。動作バイパスモード中、バイパススイッチ１１２は、増幅器線形性ブースト回路１０６を、詳しくは非線形電流生成器１１４を、信号出力部１１０から結合解除又はバイパスするべく開とすることができる。よって、動作バイパスモード中、非線形電流が、増幅器線形性ブースト回路１０６によってもたらされたり信号入力部１０８に適用されたりすることはない。説明されるように、いくつかの例において、バイパススイッチ１１２はオプションであり、フィードバック経路１０４から除去してよい。これらの例において、増幅器線形性ブースト回路１０６を信号出力部１１０から結合解除するべく、非線形電流生成器１１４の一つ以上のコンポーネントを制御することができる。
【００３０】
動作フィードバックモード中、バイパススイッチ１１２は、増幅器線形性ブースト回路１０６を、詳しくは非線形電流生成器１１４を、信号出力部１１０に結合するべく閉とすることができる。動作フィードバックモード中、バイアス回路２０２は、トランジスタ２００にバイアスをかけるべく構成される。これにより、非線形電流が信号入力部１０８に適用される。図示の便宜のため単極単投スイッチとして示されるが、様々な他例において、バイパススイッチ１１２は、信号出力部１１０と増幅器線形性ブースト回路１０６との間の電流の流れを制御する任意の適切なデバイスを含み得る。
【００３１】
図２において、バイアス回路２０２は、バイアススイッチ２０４、第１バイアス抵抗器２０６、バイアスキャパシタ２１４及び第２バイアス抵抗器２０８を含むように示される。トランジスタ２００のドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合されるとともに、バイアスキャパシタ２１４を介してトランジスタ２００のゲートに結合される。第１バイアス抵抗器２０６は、ゲートと電気グランドとの間に結合される。バイアススイッチ２０４は、ゲートとドレインとの間においてバイアスキャパシタ２１４と並列に選択的に結合される。第２バイアス抵抗器２０８は、ソースと電気グランドとの間に結合される。  
【００３２】
動作バイパスモード中、バイアススイッチ２０４は、（例えば第１バイアス抵抗器２０６を介して）ゲートを電気グランドに結合するべく開とされる。したがって、動作バイパスモード中、トランジスタ２００はバイアスを受けてＯＦＦ状態とされるので、ソースとドレインとの間には導通が生じない。バイパススイッチ１１２が除去されている例において、トランジスタ２００は、バイパスモード中に増幅器線形性ブースト回路１０６を信号出力部１１０から結合解除するスイッチとして作用する。
【００３３】
動作フィードバックモード中、バイアススイッチ２０４は、ゲートとドレインとを短絡させるべく閉とされる。したがって、動作フィードバックモード中、信号出力部１１０における増幅信号はトランジスタ２００のドレインにおいて受信され、トランジスタはバイアスを受けてＯＮ状態になり、ソースとドレインとの間に導通が生じて非線形電流が位相シフト回路１１６に与えられる。様々な例において、第１バイアス抵抗器２０６の値（例えば抵抗）及び／又は第２バイアス抵抗器２０８の値（例えば抵抗）を、トランジスタ２００の動作ポイントを制御するべく選択することができる。例えば、第１バイアス抵抗器２０６は、第２バイアス抵抗器２０８（例えば１ｋΩ〜１０ｋΩ）よりも有意に大きな（例えば１００ｋΩを超える）抵抗値を有し得る。わかることだが、バイアス抵抗器２０６、２０８の特定の値は、供給電圧及び電流に依存し、トランジスタ２００の約１００μＡから７００μＡのバイアスポイントを設定するべく選択することができる。バイアススイッチ２０４が単極単投スイッチとして示されるが、様々な他例において、バイアススイッチ２０４は、任意の他の適切なスイッチとして実装してよい。
【００３４】
図２の模式的な例示にさらに示されるように、位相シフト回路１１６は、非線形電流生成器１１４と信号入力部１０８との間において抵抗器２１２と直列に結合されたキャパシタ２１０を含み得る。詳しくは、図２は、トランジスタ２００のソースと抵抗器２１２との間に結合されたキャパシタ２１０を示す。抵抗器２１２は、キャパシタ２１０と信号入力部１０８との間に結合される。様々な例において、図２に示されるように、キャパシタ２１０は可変キャパシタであり、抵抗器２１２は可変抵抗器である。したがって、位相シフト回路１１６は、キャパシタ２１０及び抵抗器２１２の値を介して調整可能な複素インピーダンスを有し得る。キャパシタ２１０及び抵抗器２１２は、非線形電流の位相及び振幅を調整するべく機能する。したがって、キャパシタ２１０及び抵抗器２１２の値は、位相又は振幅シフトの量を調整するべく、詳しくは非線形応答Ｓｙの多項式の項の位相及び振幅を調整するべく、増加又は減少させることができる。
【００３５】
動作フィードバックモード中、位相シフト回路１１６は、非線形電流生成器１１４から非線形電流を受信し、当該非線形電流の位相及び／又は振幅をシフトさせるので、当該非線形電流が信号入力部１０８に適用されると増幅信号の相互変調歪みが低減される。様々な例において、キャパシタ２１０の値及び抵抗器２１２の値が、非線形電流の位相を、増幅信号の相互変調歪みに対して１８０度位相外れ（例えば逆位相）となるようにシフトさせるべく選択される。したがって、信号入力部に適用されると、非線形電流と相互変調歪みとが破壊的に干渉することにより、相互変調歪みが低減（又は完全に排除）される。所定例において、位相シフト回路１１６は、位相又は振幅の所望のシフトをまとめて与えるべく、ユニティバッファ及び／又はインダクタのような付加回路要素に結合することができる。かかる付加回路要素もまた、フィードバック経路１０４に沿って配置され、非線形電流生成器１１４と信号入力部１０８との間に介在される。
【００３６】
一つの例において位相シフト回路１１６が非線形電流の位相を相互変調歪みと比べて１８０度だけシフトさせ得るが、様々な他例において、非線形電流の位相は、異なる量だけシフトされてよい。例えば、位相シフト回路１１６は、非線形電流の位相を任意量だけシフトさせることができる。この量は、相互変調歪みと比べて１８０度の位相差を達成するべく経時的に変化し得る。すなわち、所定例において、相互変調歪みの所望の低減を達成するべく１８０度超過又は未満の位相シフトが必要となり得ることがわかる。特定例において、キャパシタ２１０及び／又は抵抗器２１２の値は、相互変調歪みに影響を与え得る様々な温度変動、様々なプロセス変動、及び／又は他の変動する動作条件に順応するべく増幅器１０２の動作中に調整することができる。具体的に、キャパシタ２１０及び／又は抵抗器２１２の値は、増幅器１０２の特定の利得設定に基づいて調整することができる。
【００３７】
例えば、増幅器１０２の低利得設定が、増幅器１０２の中間利得設定よりも積極的な（例えば大きな振幅及び／又は大きな位相シフトの）非線形電流を要求して相対的な相互変調歪み低減の同じ量を達成することができる。同様に、増幅器１０２の中間利得設定が、増幅器１０２の高利得設定よりも積極的な（例えば大きな振幅及び／又は大きな位相シフトの）非線形電流を要求して相対的な相互変調歪み低減の同じ量を達成することができる。所定例において、増幅器回路１００を、増幅器の高利得設定中に動作バイパスモードへと制御することができる。すなわち、増幅器線形性ブースト回路１０６が信号出力部１１０から結合解除されるので、高利得設定中に非線形電流が信号入力部に適用されない。
【００３８】
図３は、ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路１００の他の模式的な図である。図２と同様に、図３は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６の一実装例を示す。図示のように、非線形電流生成器１１４は、トランジスタ３００及びバイアス回路３０２を含み得る。トランジスタ３００が、ソース、ドレイン及びゲートを有する３端子金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されるが、様々な他例において、トランジスタ３００は、異なるタイプのトランジスタとしてよく、又は３つを超える端子を有するＭＯＳＦＥＴとしてよい。図３の図示において、ドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合され、ソースは位相シフト回路１１６に結合される。
【００３９】
バイアス回路３０２は、トランジスタ３００のバイアスを、ひいては増幅器線形性ブースト回路１０６の動作のモードを制御するべく構成された様々な回路要素を含み得る。少なくとも図２を参照して上述したように、増幅器線形性ブースト回路１０６は、動作バイパスモード及び動作フィードバックモードの一方で動作し得る。バイパスモード中、バイパススイッチ１１２は開であり、フィードバックモード中、バイパススイッチ１１２は閉である。しかしながら、いくつかの例において、バイパススイッチ１１２はオプションであり、フィードバック経路１０４から除去してよい。これらの例において、増幅器線形性ブースト回路１０６と信号出力部１１０とを結合解除又は結合するべく、非線形電流生成器１１４の一つ以上のコンポーネントを制御することができる。例えば、バイパススイッチ１１２が除去されている例において、トランジスタ３００は、バイパスモード中に増幅器線形性ブースト回路１０６を信号出力部１１０から結合解除するスイッチとして作用する。
【００４０】
図３において、バイアス回路３０２は、第１バイアス抵抗器３０４、第２バイアス抵抗器３０６、及びバイアスキャパシタ３０８を含むように示される。トランジスタ３００のドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合されるとともに、バイアスキャパシタ３０８を介してトランジスタ３００のゲートに結合される。第１バイアス抵抗器３０４は、ゲートと第１バイアス入力部３１０との間に結合され、第２バイアス抵抗器３０６は、ソースと第２バイアス入力部３１２との間に結合される。第１バイアス入力部３１０は、第１制御信号を受信するべく構成され、第２バイアス入力３１２部は、第２制御信号を受信するべく構成される。
【００４１】
動作フィードバックモード中、バイアス回路３０２は、第１バイアス入力部３１０において受信した第１制御信号と、第２バイアス入力部３１２において受信した第２制御信号とに基づいてトランジスタ３００にバイアスを与えるべく構成される。図２を参照して上述された配列とは対照的に、第１制御信号及び第２制御信号は、トランジスタ３００を直接制御してトランジスタ３００にバイアスを加えるように与えることができる。例えば、第１バイアス入力部３１０は高直流（ＤＣ）電力源（例えばＶＤＤ電力源）に結合することができ、第２バイアス入力部３１２は低ＤＣ電力源（すなわち低値ＤＣ電力源）に結合することができる。いくつかの例において、第２バイアス入力部３１２は、その代わりに電気グランドとしてよい。したがって、第１制御信号が第１バイアス入力部３１０において受信されて第２制御信号が第２バイアス入力部３１２において受信されると、トランジスタ３００はバイアスを受けてＯＮ状態になり、ソースとドレインとの間に導通が生じて非線形電流が位相シフト回路１１６に与えられる。
【００４２】
動作バイパスモード中、トランジスタ３００は、第１制御信号及び第２制御信号を介してバイアスを受けてＯＦＦ状態になる。よって、ソースとドレインとの間には導通が生じない。例えば、第１バイアス入力部３１０を介してゲートに適用される電圧は、フィードバックモードよりも低減されてトランジスタ３００をＯＦＦにする。所定例において、トランジスタ３００はまた、分離性を改善するべく、かつ、有効にされない場合に増幅器１０２に負荷が与えられないことを保証するべく、逆バイアスを受ける。例えば、第１バイアス入力部３１０に適用されるバイアス電圧よりも大きなバイアス電圧が第２バイアス入力部３１２に適用されて、逆バイアスがトランジスタ３００に与えられる。かかる一例により、増幅器線形性ブースト回路１０６が有効にされない場合のスプリアス相互変調歪み（ＩＭＤ）を最小限にすることができる。様々な例において、第１バイアス抵抗器３０４の値、第２バイアス抵抗器３０６の値、及び／又はバイアスキャパシタ３０８の値を、トランジスタ３００の動作ポイントを制御するべく選択することができる。
【００４３】
様々な例において、図３に示される位相シフト回路１１６の実装例は、図２に示される位相シフト回路１１６の実装例と同じコンポーネントの多くを含み得る。例えば、位相シフト回路１１６は、非線形電流生成器１１４と信号入力部１０８との間において抵抗器２１２に直列に結合されたキャパシタ２１０を含み得る。したがって、図３に示されるように、キャパシタ２１０、抵抗器２１２、及び一般に位相シフト回路１１６は、図２を参照して上述したものと同様の態様で動作し得る。
【００４４】
図４は、ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路の他の模式的な図である。図２及び図３と同様に、図４は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６の一実装例を示す。図示のように、非線形電流生成器１１４は、トランジスタ４００及びバイアス回路４０２を含み得る。トランジスタ４００が、ソース、ドレイン及びゲートを有する３端子金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されるが、様々な他例において、トランジスタ４００は、異なるタイプのトランジスタとしてよく、又は３つを超える端子を有するＭＯＳＦＥＴとしてよい。図４の図示において、ドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合され、ソースは位相シフト回路１１６に結合される。
【００４５】
バイアス回路１１４は、トランジスタ４００のバイアスを、ひいては増幅器線形性ブースト回路１０６の動作のモードを制御するべく構成された様々な回路要素を含み得る。少なくとも図２及び図３を参照して上述したように、増幅器線形性ブースト回路１０６は、動作バイパスモード及び動作フィードバックモードの一方で動作し得る。バイパスモード中、バイパススイッチ１１２は開であり、フィードバックモード中、バイパススイッチ１１２は閉である。しかしながら、上述のように、いくつかの例において、バイパススイッチ１１２はオプションであり、フィードバック経路１０４から除去してよい。これらの例において、増幅器線形性ブースト回路１０６と信号出力部１１０とを結合解除又は結合するべく、非線形電流生成器１１４の一つ以上のコンポーネントを制御することができる。例えば、バイパススイッチ１１２が除去されている例において、トランジスタ４００は、バイパスモード中に増幅器線形性ブースト回路１０６を信号出力部１１０から結合解除するスイッチとして作用する。
【００４６】
図４において、バイアス回路４０２は、バイアススイッチ４０４及び電流源４０６を含むように示される。トランジスタ４００のドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合されるとともに、トランジスタ４００のゲートに結合される。バイアススイッチ４０４は、ゲートを選択的に電気グランドへと短絡させるように配置される。電流源４０６は、ソースと電気グランドとの間に結合される。図４において、電流源４０６は可変電流源として示される。例えば、電流源４０６は、電流ミラーを含み得る。しかしながら、他例において、他のタイプの電流源を使用してよい。
【００４７】
動作フィードバックモード中、バイアススイッチ４０４は、ゲートを電気グランドから結合解除するべく開にされる。したがって、動作フィードバックモード中、電流源４０６は、トランジスタ４００のソースからの電流をシンクし、トランジスタ４００はバイアスを受けてＯＮ状態になる。フィードバックモード中、ソースとドレインとの間で導通が生じて非線形電流が、増幅信号に基づいて位相シフト回路１１６に与えられる。動作バイパスモード中、バイアススイッチ４０４は、ゲートを電気グランドへと短絡させるべく閉になる。したがって、動作バイパスモード中、トランジスタ４００はバイアスを受けてＯＦＦ状態とされるので、ソースとドレインとの間には導通が生じない。様々な例において、電流源４０６の特性を、トランジスタ４００の動作ポイントを制御するべく（例えば動的に）選択することができる。例えば、電流源４０６は、少なくとも２つのトランジスタ（例えばＮＦＥＴトランジスタ）を含み得る。２つのトランジスタの第１トランジスタはダイオードとして動作し、２つのトランジスタの第２トランジスタは電流源（例えば電流ミラー）として動作する。第２トランジスタは、トランジスタ４００のソースに結合される。第１トランジスタ（すなわちダイオードトランジスタ）を介して電流を制御することにより、第２トランジスタ（すなわち電流ミラー）は、トランジスタ４００を通る電流を調整するべく動作可能となる。バイアススイッチ４０４が単極単投スイッチとして示されるが、様々な他例において、バイアススイッチ４０４は、任意の他の適切なスイッチとして実装してよい。
【００４８】
様々な例において、図４に示される位相シフト回路１１６の実装例は、図２に示される位相シフト回路１１６の実装例と同じコンポーネントの多くを含み得る。例えば、位相シフト回路１１６は、非線形電流生成器１１４と信号入力部１０８との間において抵抗器２１２に直列に結合されたキャパシタ２１０を含み得る。したがって、図４に示されるように、キャパシタ２１０、抵抗器２１２、及び一般に位相シフト回路１１６は、図２を参照して上述したものと同様の態様で動作し得る。なお、図２〜４のバイアス回路１１４はそれぞれが３端子のトランジスタ２００、３００、４００を含んだが、各トランジスタは代替的に、バイパススイッチ１１２と位相シフト回路１１６との間に接続されたダイオード（図示せず）によって置換してよい。
【００４９】
図５は、ここに記載される様々な例に係る図１の増幅器回路１００の他の模式的な図である。図２〜４と同様に、図５は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６の一実装例を示す。図示のように、非線形電流生成器１１４は、トランジスタ５００及びバイアス回路５０２を含み得る。トランジスタ５００が、ソース、ドレイン及びゲートを有する３端子金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として示されるが、様々な他例において、トランジスタ５００は、異なるタイプのトランジスタとしてよく、又は３つを超える端子を有するＭＯＳＦＥＴとしてよい。図５の図示において、ドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合され、ソースは位相シフト回路１１６に結合される。
【００５０】
バイアス回路５０２は、トランジスタ５００のバイアスを、ひいては増幅器線形性ブースト回路１０６の動作のモードを制御するべく構成された様々な回路要素を含み得る。少なくとも図２〜４を参照して上述したように、増幅器線形性ブースト回路１０６は、動作バイパスモード及び動作フィードバックモードの一方で動作し得る。バイパスモード中、バイパススイッチ１１２は開であり、フィードバックモード中、バイパススイッチ１１２は閉である。しかしながら、いくつかの例において、バイパススイッチ１１２はオプションであり、フィードバック経路１０４から除去してよい。これらの例において、増幅器線形性ブースト回路１０６と信号出力部１１０とを結合解除又は結合するべく、非線形電流生成器１１４の一つ以上のコンポーネントを制御することができる。例えば、バイパススイッチ１１２が除去されている例において、トランジスタ５００は、バイパスモード中に増幅器線形性ブースト回路１０６を信号出力部１１０から結合解除するスイッチとして作用する。
【００５１】
図５において、バイアス回路５０２は、第１バイアススイッチ５０４、第２バイアススイッチ５０６、バイアス抵抗器５０８及び電流源５１０を含むように示される。トランジスタ５００のドレインは、バイパススイッチ１１２を介して信号出力部１１０に選択的に結合され、第１バイアススイッチ５０４を介して電流源５１０に選択的に結合され、さらにトランジスタ５００のゲートに結合される。いくつかの例において、増幅器線形性ブースト回路１０６は、信号出力部１１０と増幅器線形性ブースト回路１０６との間のフィードバック経路１０４に配置されたＤＣブロックコンポーネントを含み得る。図５に示されるように、ＤＣブロックコンポーネントは、バイパススイッチ１１２と信号出力部１１０との間に介在されたＤＣブロックキャパシタ５１２としてよい。第１バイアススイッチ５０４は、電流源５１０を選択的にトランジスタ５００のドレインに結合するべく配置される。第２バイアススイッチ５０６は、トランジスタ５００のゲートを選択的に電気グランドに短絡させるべく配置される。バイアス抵抗器５０８は、ソースと電気グランドとの間に介在される。
【００５２】
動作フィードバックモード中、第１バイアススイッチ５０４は、電流源５１０をトランジスタ５００のドレインに結合するべく閉にされる。また、フィードバックモード中、第２バイアススイッチ５０６は、ゲートを電気グランドから結合解除するべく開にされる。したがって、動作フィードバックモード中、電流源５１０は電流をトランジスタ５００に供給し、トランジスタ５００はバイアスを受けてＯＮ状態になり、ソースとドレインとの間に導通が生じて非線形電流が、増幅信号に基づいて位相シフト回路１１６に与えられる。動作フィードバックモード中、ＤＣブロックコンポーネント（例えば図示されるＤＣブロックキャパシタ５１２）は、フィードバック経路１０４に配置されて電流源５１０から信号出力部１１０への電流フィードバックを防止する。
【００５３】
動作バイパスモード中、第１バイアススイッチ５０４は、電流源５１０をドレインから結合解除するべく開にされ、第２バイアススイッチ５０６は、ゲートを電気グランドへと短絡させるべく閉にされる。したがって、動作バイパスモード中、トランジスタ５００はバイアスを受けてＯＦＦ状態とされるので、ソースとドレインとの間には導通が生じない。様々な例において、抵抗器５０８の値及び／又は電流源５１０の特性を、トランジスタ５００の動作ポイントを制御するべく（例えば動的に）選択することができる。例えば、図示のように、電流源５１０は可変電流源としてよい。所定例において、電流源５１０は、図４を参照して説明された電流ミラーを含み得る。第１バイアススイッチ５０４及び第２バイアススイッチ５０６はそれぞれが単極単投スイッチとして示されるが、様々な他例において、第１及び第２バイアススイッチ５０４、５０６はそれぞれが、その代わりに任意の他の適切なスイッチとして実装されてよい。
【００５４】
様々な例において、図５に示される位相シフト回路１１６の実装例は、図２に示される位相シフト回路１１６の実装例と同じコンポーネントの多くを含み得る。例えば、位相シフト回路１１６は、非線形電流生成器１１４と信号入力部１０８との間において抵抗器２２０に直列に結合されたキャパシタ２１０を含み得る。したがって、図５に示されるように、キャパシタ２１０、抵抗器２２０、及び一般に位相シフト回路１１６は、図２を参照して上述したものと同様の態様で動作し得る。
【００５５】
図６は、ここに記載される様々な例に係る増幅器回路６１０のブロック図である。図６は、図１を参照して上述された増幅器回路１００と同じコンポーネントの多くを含む。例えば、増幅器回路６１０は、増幅器１０２、フィードバック経路１０４及び増幅器線形性ブースト回路１０６を含み得る。上述したように、増幅器線形性ブースト回路１０６は、非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６を含み得る。非線形電流生成器１１４及び位相シフト回路１１６はそれぞれが、信号出力部１１０と信号入力部１０８との間のフィードバック経路１０４に沿って結合される。
【００５６】
図６にも示されるように、増幅器回路１００は、インピーダンス整合回路６００を含み得る。インピーダンス整合回路６００は、増幅器１０２の信号出力部１１０に配置される。図６ではフィードバック経路１０４が、増幅器１０２の出力部とインピーダンス整合回路６００との間のノードにおいて信号出力部１１０に結合されるように示されるが、所定の他例において、インピーダンス整合回路６００は、その代わりに増幅器１０２の出力部とフィードバック経路１０４との間に結合されてよい。すなわち、所定例において、フィードバック経路１０４は、インピーダンス整合回路６００からの増幅信号を受信することができる。図示の例において、インピーダンス整合回路６００は、インダクタ６０２、第１整合回路キャパシタ６０４及び第２整合回路キャパシタ６０６を含むように示される。インダクタ６０２及び第１整合回路キャパシタ６０４はそれぞれが、（例えばＶＤＤ電圧源として示される）電圧源と信号出力部１１０との間に結合される。第２整合回路キャパシタ６０６は、増幅器１０２と信号出力部１１０との間に直列に結合される。第１及び第２整合回路キャパシタ６０４、６０６はそれぞれが、図示のような可変キャパシタとしてよい。様々な例において、インピーダンス整合回路６００は、出力インピーダンスを、５０Ωのような特定の値に設定するように構成される。特定のインピーダンス値は、増幅器回路１００の特定の実装例、及び／又は特定の増幅器１０２に依存する。図６を参照して示されかつ記載されるインピーダンス整合回路６００は、図２〜５を参照して上述された増幅器回路１００の模式的な図のいずれかに実装され得る。
【００５７】
説明したように、様々な例において、増幅器回路１００は、一のバイパススイッチ及び一つ以上のバイアススイッチのような一つ以上のスイッチングコンポーネントを含み得る。図１、２、３、４、５又は６を参照して説明されかつ記載されたスイッチはそれぞれが、コントローラに結合され、コントローラによって操作される。コントローラは、対応するスイッチそれぞれを開又は閉とするべく一つ以上のスイッチング信号を与えることができる。所定例において、コントローラは、図１、２、３、４、５又は６を参照して記載されたバイアス回路の他のコンポーネント及び／又は位相シフト回路のコンポーネントに結合することができる。
【００５８】
例えば、コントローラは、図４に示される電流源４０６、図５に示される電流源５１０、並びに／又は位相シフト回路１１６のキャパシタ２１０及び可変抵抗器２１２に結合することができる。コントローラは、一つ以上の制御信号を介してこれらのコンポーネントの一つ以上の値又は特性を制御することができる。すなわち、コントローラは、電流源が供給又は消費する電流を調整する（例えば増加又は低下させる）制御信号を与えることができ、抵抗器の抵抗を調整する（例えば増加又は低下させる）制御信号を与えることができ、及び／又はキャパシタの容量を調整する（例えば増加又は低下させる）制御信号を与えることができる。様々な例において、コントローラは、電流源の特性、抵抗器の抵抗、及び／又はキャパシタの容量を決定及び設定するべくルックアップテーブルを使用することができる。ルックアップテーブルは、実行時計算をインデクス作成動作に置換する任意のアレイを含み得る。例えば、ルックアップテーブルは、静的プログラムストレージに格納されている事前に計算されてインデクスが付けられた電流源特性、抵抗器値及びキャパシタ値のアレイを含み得る。所定の他例において、コントローラは、相互変調歪みの所望の低減を達成するべく必要な電流源の特性、抵抗器の抵抗、及び／又はキャパシタの容量を動的に決定するべく、一つ以上の実行時計算を行うことができる。
【００５９】
コントローラはまた、図３に示されるバイアス入力部３１０、３１２に結合され、それにバイアス電圧を与えてトランジスタ３００を直接制御し及びバイアスをかけることができる。バイアス入力部３１０、３１２それぞれの制御信号値（例えば電圧値）は、ルックアップテーブルから取得され、又は一つ以上の実行時計算に基づいて動的に決定される。様々な例において、コントローラはプロセッサを含み、プロセッサは、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを使用して実装することができる。プロセッサは、ハードウェア又はソフトウェアシステムインタフェイスを介して一つ以上のスイッチング信号又は制御信号を与えることができる。プロセッサ、一般にはコントローラ、の様々な例がさらに、少なくとも図８を参照してここに記載される。
【００６０】
上述したように、図１〜６に示される増幅器１０２は一つの入力部を有するように示され、様々な他例において、増幅器１０２は異なるタイプの入力部を有し得る。詳しくは、増幅器１０２は、異なる入力を有する異なる増幅器としてよい。これらの例において、増幅器１０２は、フィードバック経路１０４のような、信号入力部及び信号出力部の各対間に配置された別個のフィードバック経路を有し得る。対応する幅器線形性ブースト回路１０６が、対応するフィードバック経路のそれぞれに沿って結合され得る。各増幅器線形性ブースト回路は、図１〜６の増幅器線形ブースト回路１０６を参照してここに上述されたものと同様のコンポーネントを含み、同様の態様で動作することができる。
【００６１】
図７は、図１に示される増幅器回路１００の一実装例を含み得るモジュール７００の一例のブロック図である。図７の例示のモジュール７００は、図１に示される増幅器回路１００が続けて参照される中で説明される。
【００６２】
図７の図示の例において、モジュール７００は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージ基板７０２を含む。いくつかの例において、かかるコンポーネントは、増幅器１０２及び／又は増幅器線形性ブースト回路１０６のような、ここに記載される増幅器回路１００のコンポーネントを有するダイ７０４を含み得る。所定例において、他の回路又はコンポーネント７０６を、ダイ７０４に結合することができる。他の回路又はコンポーネント７０８を、パッケージ基板７０２上に取り付け又は形成することができる。いくつかの例において、パッケージ基板７０２は積層材基板を含み得る。
【００６３】
いくつかの実施形態において、モジュール７００はまた、例えばモジュール７００の保護を与えて容易な扱いを促すための、一つ以上のパッケージ構造物を含み得る。かかるパッケージ構造物は、パッケージ基板７０２を覆うように形成されて様々なダイ及びコンポーネントを実質的に封入する寸法とされたオーバーモールドを含み得る。上述したように、理解されることだが、モジュール７００がワイヤボンドベースの電気接続の文脈で記載されるにもかかわらず、本開示の一つ以上の特徴はまた、フリップチップ構成を含む他のパッケージ構成にも実装することができる。
【００６４】
図８は、図７のモジュール７００の例が使用可能な無線通信デバイス８００の一例のブロック図である。無線デバイス８００の例は、例えばスマートフォン又はタブレットのような携帯デバイスとしてよい。例えば、無線デバイス８００は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）に従って通信することができる。この例では、無線デバイス８００は、ＬＴＥ規格により定義される一つ以上の周波数帯域において動作するように構成することができる。無線デバイス８００は代替的に又は付加的に、Ｗｉ−Ｆｉ規格、ブルートゥース（登録商標）規格、３Ｇ規格、４Ｇ規格又はアドバンストＬＴＥ規格の一つ以上を含むがこれらに限られない一つ以上の他の通信規格に従って通信するべく構成することができる。
【００６５】
図８に示されるように、無線デバイス８００は、送受信器８０２、アンテナ８０４、スイッチングコンポーネント８０６、制御コンポーネント８０８（例えばコントローラ）、コンピュータ可読記憶媒体８１０、少なくとも一つのプロセッサ８１２、及び増幅器回路１００を含み得る。増幅器回路１００は、一つ以上の送受信器８０２及びスイッチングコンポーネント８０６の一つ以上コンポーネントに電気的に結合して低雑音受信増幅器（図示の増幅器回路１００ａ）として作動することができ、又は一つ以上の送受信器８０２及びスイッチングコンポーネント８０６の一つ以上のコンポーネントに電気的に結合して電力増幅器（増幅器回路１００ｂとして示される）として作動することができる。当業者にわかることだが、無線デバイス８００は、図８に明示的に示されない付加的なコンポーネント及び／又は図示のコンポーネントのサブコンビネーションを含み得る。第１例の増幅器回路１００ａが受信経路内に配置されて第２例の増幅器回路１００ｂが送信経路内に配置されるように示されるが、いくつかの例において、第１例の増幅器回路１００ａを従来型低雑音増幅器に置換してよく、又は第２例の増幅器回路１００ｂを従来型電力増幅器に置換してよい。
【００６６】
送受信器８０２は、アンテナ８０４を介する送信のための無線周波数信号を生成することができる。さらに、送受信器８０２は、アンテナ８０４から入来する無線周波数信号を受信することができる。理解されることだが、ＲＦ信号の送信及び受信に関連付けられた様々な機能を、図８においてまとめて送受信器８０２として表される一つ以上のコンポーネントによって達成することができる。例えば、一つのコンポーネントを、送信及び受信双方の機能を与えるべく構成することができる。他例において、送信及び受信の機能を別個のコンポーネントによって与えることもできる。
【００６７】
図８において、送受信器８０２からの一つ以上の出力信号が、一つ以上の送信経路８１４を経由して第２例の増幅器回路１００ｂを通ってアンテナ８０４に与えられるように描かれる。図示の例において、異なる送信経路８１４は、異なる周波数帯域（例えば高帯域及び低帯域）に関連付けられた出力、及び／又は異なる電力出力を表し得る。一つの増幅器回路１００ｂとして示されるが、所定例において、異なる送信経路８１４はそれぞれが、別個の増幅器回路１００を有してよい。
【００６８】
同様に、アンテナ８０４からの一つ以上の信号が、第１例の増幅器回路１００ａを通って一つ以上の受信経路８１６を経由して送受信器８０２に与えられるように描かれる。一つの増幅器回路１００ａとして示されるが、所定の他例において、異なる受信経路８１６はそれぞれが、別個の増幅器回路１００を有してよい。スイッチングコンポーネント８０６は、任意の所与の無線周波数信号を、一つ以上の送信経路８１４又は一つ以上の受信経路８１６に沿うように向けることができる。図示の例において、異なる受信経路８１６は、異なる信号モード及び／又は異なる受信周波数帯域に関連付けられた経路を表し得る。無線デバイス８００は、任意の適切な数の送信経路８１４又は受信経路８１６を含むように適合することができる。送信経路に配置される場合、第２例の増幅器回路１００ｂは、相対的に低い電力を有する無線周波数信号を、送信に適切な高い電力までブーストするのに役立ち得る。説明されるように、他の配列において、この機能は、一つ以上の電力増幅器によって与えることができる。
【００６９】
所定例において、アンテナ８０４は、スイッチングコンポーネント８０６上のアンテナ端子に接続することができる。送受信器８０２は、送信経路８１４又は受信経路８１６の一つ以上を介してスイッチングコンポーネント８０６上の無線周波数端子に接続することができる。上述したように、所定例によれば、スイッチングコンポーネント８０６は、選択された送信又は受信経路にアンテナ８０４を選択的に電気接続することにより、受信した無線周波数信号を引き回して受信及び／又は送信経路間のスイッチングを促すことができる。すなわち、送信経路８１４の一つ以上がアクティブにされ得る一方で他の送信経路８１４の一つ以上が非アクティブにされ、受信経路８１６に対しても同様となる。スイッチングコンポーネント８０６は、無線デバイス８００の動作に関連付けられた一定数のスイッチング機能を与えることができる。
【００７０】
所定例において、少なくとも一つのプロセッサ８１２を、無線デバイス８００上の様々なプロセスの実装を容易にするように構成することができる。少なくとも一つのプロセッサ８１２を、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを使用して実装することができる。例えば、少なくとも一つのプロセッサ８１２は、データを操作する一連の命令を行うことができる一つ以上のマイクロプロセッサ又は他のタイプのコントローラを含み得る。しかしながら、他例において、プロセッサ８１２は、例えば、ここに開示される特定の動作を行うべくあつらえた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような、特別にプログラムされた専用ハードウェアを含み得る。所定の実装例において、無線デバイス８００は、少なくとも一つのプロセッサ８１２に与えられてこれにより実行され得るコンピュータプログラム命令を記憶することができるメモリのような、非一時的コンピュータ可読媒体８１０を含み得る。コンポーネント８０６、１００ａ、１００ｂ、８０８、並びに送信及び受信経路８１４、８１６の様々なものを、増幅器回路１００と同じダイに実装し、又は増幅器回路１００と同じモジュール内に集積することができる。
【００７１】
上述した実装例のいくつかが、携帯デバイスに関連する例を与えてきた。しかしながら、こうした例の原理及び利点は、ここに説明される回路のいずれかから有益となり得る任意のアップリンクセルラーデバイスのような、任意の他のシステム又は装置のために使用することができる。ここに記載される原理及び利点はいずれも、トランジスタベースのスイッチを使用する電子システムに実装することができる。よって、本開示の複数の側面は、様々な電子デバイスに実装することができる。電子デバイスの例は、消費者向け電子製品、当該消費者向け電子製品の部品、電子試験機器、基地局のようなセルラー通信インフラストラクチャ、スマートフォンのような携帯電話機、電話機、テレビ、コンピュータモニタ、コンピュータ、モデム、ハンドヘルドコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、電子ブックリーダー、スマートウォッチのようなウェアラブルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子レンジ、冷蔵庫、自動車、ステレオシステム、ＤＶＤプレーヤー、ＣＤプレーヤー、ＭＰ３プレーヤーのようなデジタル音楽プレーヤー、ラジオ、ビデオカメラ、カメラ、デジタルカメラ、携帯型メモリーチップ、ヘルスケアモニタリングデバイス、自動車電子システム又はアビオニクス電子システムのような車両電子システム、周辺デバイス、時計等を含むがこれらに限られない。さらに、電子デバイスは未完成の製品も含んでよい。
【００７２】
ここに説明されるように、記載される増幅器回路の様々な例は、増幅器の信号入力部と信号出力部との間のフィードバック経路に沿って結合された増幅器線形性ブースト回路を含む。増幅器の信号出力部における増幅信号に基づいて、増幅器線形性ブースト回路は、増幅器の信号入力部に非線形電流を適用して当該増幅信号の相互変調歪みを低減するように構成される。図９Ａは、典型的増幅器回路のモンテカルロシミュレーション応答のグラフ９００であり、典型的増幅器が経験する相互変調歪みを表す。例えば、図９Ａは、４ｍＡの供給電流で約１５ｄＢの中程度の利得を有する増幅器に対するモンテカルロシミュレーション応答を示す。図９Ａのグラフ９００において、縦軸はサンプル数を表し、横軸は、典型的増幅器回路のサンプリングされた（又は測定された）３次インターセプトポイント（ＩＩＰ３）値を表す。グラフ９００内にプロットされたバーは３次インターセプトポイント（ＩＩＰ３）を表し、プロットされた線は公称値を表す。
【００７３】
図９Ｂは、図１の増幅器回路のモンテカルロシミュレーション応答のグラフ９０２であり、ここに記載される様々な例に従って図９Ａのグラフ９００により表される相互変調歪みよりも低減された相互変調歪みを示す。図９Ａのグラフ９００と同様、図９Ｂのグラフ９０２も、サンプル数を表す縦軸と、図１の増幅器回路のサンプリングされた（又は測定された）３次インターセプトポイント（ＩＩＰ３）値を表す横軸とを有する。グラフ９０２内にプロットされたバーは３次インターセプトポイント（ＩＩＰ３）を表し、プロットされた線は公称値を表す。図９Ａのグラフ９００と比べ、図９Ｂのグラフ９０２は、２００サンプルにわたって約６ｄＢの平均的な改善を示す。図９Ｂは、ここに記載される増幅器回路の一実装例を表すにすぎない。なお、様々な他例において、記載の増幅器回路は、異なるレベルの改善を与えることができる。
【００７４】
少なくとも一つの例のいくつかの側面が上述されたが、当業者には様々な変形例、修正例及び改善例が容易に想到されることがわかる。そのような変形例、修正例及び改善例は、本開示の一部であることが意図され、さらに本発明の範囲内に存在することが意図される。したがって、上述した記載及び図面は例示にすぎず、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の適切な構築により決定するべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2020010333000001.pdf