(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、前記装置は下記を備える、
推定された電力スペクトルを生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の電力スペクトルを推定するように構成されたスペクトル推定器、前記スイッチング電圧は出力電圧に結合される、と、
前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために、前記推定された電力スペクトルおよび１組のスイッチング基準に基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを制御するように構成されたスイッチコントローラ、
前記１組のスイッチング基準が前記出力電圧を駆動する線形増幅器の検知された出力電流に基づいており、前記スイッチコントローラが、
前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移し、
前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、
ように構成されている、装置。
【請求項２】
前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件は、
前記推定された電力スペクトルの第１の値が第２の値よりも大きく、前記第２の値は前記第１の値の時間的に後に続き、および
前記推定された電力スペクトルの第２の値が第３の値よりも小さく、前記第３の値は前記第２の値の時間的に後に続く、
という条件である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペクトル推定器が、
第１の周波数を有する少なくとも１つの局部発振器を使用して、前記スイッチング電圧をダウンコンバートするように構成された少なくとも１つのミキサーと、
少なくとも１つの低域通過フィルタの出力として、ダウンコンバートされた前記スイッチング電圧をフィルタするように構成された少なくとも１つの低域通過フィルタと、
前記少なくとも１つの低域通過フィルタの出力のエネルギーを推定するように構成されたエネルギー推定器と、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スイッチコントローラが、電力増幅器の出力の検出された包絡線に基づいて前記スイッチを制御するようにさらに構成され、前記線形増幅器が、負荷の前記検出された包絡線を追跡する入力電圧に応答して前記出力電圧を駆動するようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記スペクトル推定器が、
前記スイッチング電圧に結合された帯域通過フィルタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スペクトル推定器が、
前記スイッチング電圧をディジタル化するように構成されたアナログディジタル変換器と、
ディジタル化された前記スイッチング電圧中のスペクトル成分を推定するためのディジタルスペクトル推定器と、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
１つまたは複数の受信周波数で受信するように構成された受信機をさらに備え、前記第１の周波数が前記１つまたは複数の受信周波数のうちの１つに対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記スペクトル推定器が、前記第１の周波数を含む複数の周波数のスイッチング電圧の前記電力スペクトルを推定するようにさらに構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
装置であって、前記装置は下記を備える、
推定された電力スペクトルを生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の電力スペクトルを推定するように構成されたスペクトル推定器、前記スイッチング電圧は出力電圧に結合される、と、
前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために、前記推定された電力スペクトルおよび１組のスイッチング基準に基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを制御するように構成されたスイッチコントローラ、
ここにおいて、前記１組のスイッチング基準が前記出力電圧を駆動する線形増幅器の検知された出力電流に基づいており、前記スイッチコントローラが、
前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移し、前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、
ように構成され、
前記スペクトル推定器が前記スイッチング電圧に結合された帯域通過フィルタを備え、
前記スペクトル推定器および前記スイッチコントローラが集積回路上に設けられ、前記帯域通過フィルタが前記集積回路のチップ外に設けられている、装置。
【請求項１０】
前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件は、
前記推定された電力スペクトルの第１の値が第２の値よりも大きく、前記第２の値は前記第１の値の時間的に後に続き、および
前記推定された電力スペクトルの第２の値が第３の値よりも小さく、前記第３の値は前記第２の値の時間的に後に続く、
という条件である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記スペクトル推定器が、前記第１の周波数を含む複数の周波数のスイッチング電圧の前記電力スペクトルを推定するようにさらに構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
方法であって、前記方法は下記を備える、
検知された出力電流として、出力電圧を駆動する線形増幅器の出力電流を検知することと、
推定された電力スペクトルを生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の電力スペクトルを推定すること、前記スイッチング電圧は、前記出力電圧に結合される、と、
前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために前記検知された出力電流および前記推定された電力スペクトルに基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを構成すること、
前記スイッチを構成することが、
前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移することと、
前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移することと、を備える、方法。
【請求項１３】
前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件は、
前記推定された電力スペクトルの第１の値が第２の値よりも大きく、前記第２の値は前記第１の値の時間的に後に続き、および
前記推定された電力スペクトルの第２の値が第３の値よりも小さく、前記第３の値は前記第２の値の時間的に後に続く、
という条件である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電力スペクトルを前記推定することが、
第１の周波数を有する少なくとも１つの局部発振器を使用して、前記スイッチング電圧をダウンコンバートすることと、
低域通過フィルタ処理された出力として、ダウンコンバートされた前記スイッチング電圧を低域通過フィルタ処理することと、
前記低域通過フィルタ処理された出力のエネルギーを計算することと、
を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力スペクトルを前記推定することが、
帯域通過フィルタ処理されたスイッチング電圧として、前記スイッチング電圧を帯域通過フィルタ処理することと、
前記推定された電力スペクトルを生成するために前記帯域通過フィルタ処理されたスイッチング電圧をＤＣ整流することと、
を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記電力スペクトルを前記推定することが、前記推定された電力スペクトルを生成するために前記スイッチング電圧を帯域通過フィルタ処理することを備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
装置であって、前記装置は下記を備える、
推定された電力スペクトルを生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の電力スペクトルを推定するための手段、前記スイッチング電圧は出力電圧に結合される、と、
前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために、前記推定された電力スペクトルおよび１組のスイッチング基準に基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを制御するための手段、
前記１組のスイッチング基準が前記出力電圧を駆動する線形増幅器の検知された出力電流に基づいており、
前記制御するための手段が、
前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移し、
前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小または極小にあるという前記条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、ように構成されている、装置。
【請求項１８】
出力電圧に結合された負荷の検出された包絡線を追跡する入力電圧に応答して、前記スイッチング電圧に結合された前記出力電圧をさらに駆動するための手段をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの周波数の１つの周波数に対応する受信周波数で受信（ＲＸ）信号を受信するための手段をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
制御するための前記手段がバックコンバータを備える、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本開示は、その内容全体が参照によりすべての目的のために本明細書に組み込まれる、２０１３年１月２８日に出願された米国非仮出願第１３／７５２，１５９号の優先権を主張する。
【０００２】
[0002]本開示は、スイッチング回路によって生成された出力電圧の電力密度スペクトルをノイズシェーピングするための技法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）は、その効率的な電力供出能力のために一般的に用いられる。ＳＭＰＳでは、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチが出力電圧を調整するように動作させられ得て、各スイッチが理想的にはＤＣ電力を消費しない。しかしながら、場合によっては、スイッチング動作は、ある周波数でノイズを不必要に生成し、このノイズがＳＭＰＳを備える回路の他の部分と干渉することがある。たとえば、ワイヤレストランシーバでは、ＳＭＰＳは、送信機の電力増幅器のための包絡線追跡（ＥＴ）システムの一部として設けられることがある。この場合、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチの動作は、１つまたは複数の受信（ＲＸ）周波数において、一体化された受信機との干渉を不必要に引き起こすことがある。
【発明の概要】
【０００４】
[0004]  １つまたは複数の周波数においてスイッチング回路によって生成されるノイズを低減させるための簡単で目標とされる技法を提供することが望ましいであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】[0005]負荷に電力を供給するための、スイッチモード電源を線形増幅器と組み合わせた従来技術のシステム。
【図２】[0006]スイッチングコントローラによって適用されてもよい従来技術のスイッチングスキームの状態図。
【図３】[0007]本開示による信号波形の例示的な電力スペクトル。
【図４】[0008]１つまたは複数のノッチがスイッチャーの出力スペクトルに導入され得る、本開示の例示的な実施形態。
【図５】[0009]スイッチングコントローラによって適用されてもよいスイッチングスキームの例示的な状態図。
【図６】[0010]スペクトル推定ブロックの例示的な実施形態。
【図７】[0011]スペクトル推定ブロックの代替の例示的な実施形態。
【図８】[0012]本開示による方法の例示的な実施形態。
【図９】[0013]本開示の技法が適用されてもよい一般化された状態機械の例示的な実施形態。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[0014]本開示の様々な態様は、添付の図面に関連して以下でより完全に説明される。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本開示の全体にわたって提示されるいずれかの特定の構造または機能に限定されると解釈されるべきでない。むしろ、これらの態様は、本開示が、完全で完璧となるように、および当業者に完全に本開示の範囲を伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲が、本開示のその他の態様とは無関係に、または組み合わされて実施されるかどうかにかかわらず、本明細書に開示される本開示のいかなる態様をもカバーすることが意図されていることを認識されたい。たとえば、本明細書に述べられる任意の数の態様を使用して、装置が実施されてもよく、または方法が実行されてもよい。加えて、本開示の範囲は、本明細書に述べられる本開示の様々な態様に加えて、またはその態様以外の他の構造、機能性、または構造および機能性を使用して実行される装置あるいは方法をカバーすることが意図されている。本明細書に開示される本開示のいかなる態様も請求項の１つまたは複数の要素によって具現化されてもよいことを理解されたい。
【０００７】
[0015]添付された図面に関連して以下で述べられる詳細な説明は、本発明の例示的な態様についての説明として意図されており、本発明が実行され得る唯一の例示的な態様を表わすようには意図されていない。本明細書の全体にわたって使用される「例示的な」という用語は、「例、事例、または実例としての役目を果たすこと」を意味し、必ずしも他の例示的な態様に関して好ましい、または有利であると解釈されるべきでない。詳細な説明は、本発明の例示的な態様についての完全な理解を提供する目的で特定の詳細を含む。本発明の例示的な態様がこれらの特定の詳細なしに実行され得ることは、当業者には明らかであろう。場合によっては、よく知られた構造およびデバイスは、本明細書に提示される例示的な態様の新奇性を不明瞭にしないようにするためにブロック図の形態で示される。本明細書において、および特許請求の範囲において、「モジュール」および「ブロック」という用語は、記載される動作を行うように構成されたエンティティを指すために交換可能に使用されてもよい。
【０００８】
[0016]図１は、負荷に電力を供給するために、スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）と線形増幅器とを組み合わせた従来技術のシステム１００を示す。図１は、例示的な目的のためにのみ示されており、本開示の範囲をスイッチモード電源、または線形増幅器と組み合わされたスイッチモード電源に限定するようには意図されていないことに留意されたい。代替の例示的な実施形態において、いかなるタイプの増幅器、たとえば、クラスＤ、Ｅ、Ｆタイプの増幅器と組み合わされたいかなるタイプのスイッチング回路によって生成されるノイズも制御するために、本技法が適用され得ることが認識されるであろう。そうした代替の例示的な実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【０００９】
[0017]図１において、線形増幅器部分１０２は、出力電圧Ｖａｍｐを生成するために入力電圧Ｖｉｎによって駆動される増幅器１１０を含む。増幅器１１０の出力部は、負荷ＲＬに結合される。増幅器１１０は、負荷Ｒに電流ＩＡＢを供給する、または負荷Ｒからの電流ＩＡＢを吸い込むように構成されていることに留意されたい。線形増幅器部分１０２は、当技術分野で知られている様々な技法を使用して実施され得ることが認識されるであろう。たとえば、線形増幅器１１０は、Ｖｉｎに追従する単一性バッファとして構成される差動入力を有する演算増幅器として設計されてもよい。一般に、線形増幅器部分１０２は、本開示の原理と矛盾することなく、当技術分野で知られている任意の増幅器設計技術を使用して設計されてもよい。
【００１０】
[0018]線形増幅器部分１０２と協同して負荷ＲＬにさらなる電流を供給するように動作可能なスイッチモード電源１０４が図１にさらに示される。スイッチング部分１０４は、ハイサイドスイッチＰ１とローサイドスイッチＮ１とを含むトランジスタスイッチに結合されたインダクタＬを含む。スイッチＰ１、Ｎ１の開閉（たとえば、ターンオフおよびターンオン）は、負荷ＲＬの要求に基づいてスイッチコントローラ１２０によって構成され、図２に関連して以下でさらに説明されるようなスキームに従って行われ得る。
【００１１】
[0019]図１に示される実施態様では、スイッチコントローラ１２０は、検知された電流ＩＡＢの値を入力として受け取る。概念的に、電流ＩＡＢは、直列に結合された電流計を使用して検知され得ることが認識されるであろう。実際の実施態様では、抵抗器は、増幅器１１０の出力部とＶａｍｐとの間に直列に設けられてもよく、抵抗器両端間の電圧降下が増幅され得る。
【００１２】
[0020]当技術分野で知られている原理によると、線形増幅器１０２は、より広い帯域幅を有することができ、それによって、ターゲット電圧Ｖｉｎに対する変化により速やかに応答することができるので、負荷電流の高周波成分を供給することができることが認識されるであろう。一方、スイッチング部分１０４は、インダクタＬが低周波において線形増幅器１０２よりも一般に多くの負荷電流を供給することができるので、ＤＣ電力と低周波電力とを供給することができる。
【００１３】
[0021]当技術分野で知られているある構成では、システム１００は、包絡線追跡（ＥＴ）システムに組み込まれてもよく、負荷ＲＬが電力増幅器（またはＰＡ、図１には示されていない）であり、ＰＡに供給される電圧ＶａｍｐがＰＡによって生成される出力信号の包絡線を追跡するように構成される。このように、ＰＡ内のパワートランジスタは、完全に飽和状態で連続的に動作するように構成され、それによって、ＰＡの効率を最大化する。ＥＴシステムでは、増幅器１１０は、それ自体が、必要ならば、増幅器１１０の出力電圧が電圧供給を上回ることができるようにするための昇圧コンバータ（図示せず）によって供給される供給電圧Ｖｂｏｏｓｔに結合されてもよい。
【００１４】
[0022]図２は、スイッチングコントローラ１２０によって適用され得る従来技術のスイッチングスキームの状態図２００を示す。図２において、「オフ状態」２１０では、Ｐ１がオフで、Ｎ１がオンである。図２の条件２３０のように、検知されたＩＡＢ電流が正である（すなわち、正の電流が増幅器１１０の出力部からＶａｍｐに流れる）場合、スイッチコントローラ１２０は、Ｐ１がオンで、Ｎ１がオフである「オン状態」２２０に遷移し得る。状態２２０から、条件２４０のように、検知されたＩＡＢ電流が負の場合、スイッチコントローラ１２０は、状態２１０に再遷移し得る。
【００１５】
[0023]状態図２００によるトランジスタＰ１、Ｎ１のスイッチングは、スイッチング電圧ＶＳＷにおいてノイズを不必要に生成し得ることが認識されるであろう。そのようなスイッチングノイズが適切に減衰させられない場合、そのノイズは、負荷ＲＬを駆動する電圧Ｖａｍｐにも現われ得る。たとえば、負荷ＲＬがＰＡである実施態様では、スイッチングノイズは、ＰＡの出力信号に直接影響し得、それによって、ＰＡが、システム１００と一体化された無線受信機のＲＸバンドに入り得る、たとえば、帯域外のノイズを不必要に生成することになる。
【００１６】
[0024]図３は、本開示による信号波形の例示的な電力スペクトルを示す。図３は、例示的な目的のためにのみ示されており、本開示の範囲を、同一のまたは同様の電力スペクトルを有する信号波形に限定するようには意図されていないことに留意されたい。具体的には、プロット３１０は、スイッチング電圧ＶＳＷのスペクトル密度を示す。プロット３１０では、かなり大きい電力スペクトル成分が周波数ｆ０のまわりで見られ、電力スペクトル密度は、周波数が増加するとともに減少する。周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３などは、対象とする受信（ＲＸ）周波数、たとえば、システム１００と一体化されている、さもなければシステム１００の近傍の受信機によって受信されている１つまたは複数の無線チャネルに対応する周波数に相当し得ることに留意されたい。スイッチング電圧ＶＳＷによる、ｆ１、ｆ２、ｆ３などの電力スペクトル成分の存在は、それらの周波数の所望の信号成分と不必要に干渉し、通信のリンクバジェットに悪影響を与え得る。
【００１７】
[0025]システムのノイズ特性を改善するために、スイッチング電圧ＶＳＷのスペクトルを成形するための技法を提供することが望ましいであろう。具体的には、１つまたは複数の「ノッチ」がＶＳＷのノイズ電力スペクトル密度において生成されるように、スイッチＰ１、Ｎ１を動作させることが望ましいであろう。たとえば、図３のプロット３２０は、代替のスイッチング電圧ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈの例示的なスペクトルを示し、ノッチが周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３などの電力スペクトル密度に存在する。プロット３２０に示される３つの例示的なノッチは、例示的な目的のためのみであって、本開示の範囲を、いかなる特定の数のノッチ周波数にも、またはそのようなノッチ周波数間の関係にも限定するようには意図されていないことに留意されたい。
【００１８】
[0026]図４は、本開示の例示的な実施形態を示し、１つまたは複数のノッチがスイッチング電力スペクトルに導入され得る。図１および図４において同様にラベル付けされた要素は、別段の注釈がない限り、同様の機能を行う要素に対応してもよいことに留意されたい。図４では、スイッチングセクション４０４のスイッチング電圧は、そのスペクトル特性が、たとえば図１のＶＳＷの特性と異なってもよいことを示すためにＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈとしてラベル付けされている。ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈは、スペクトル推定ブロック４２０に結合される。ブロック４２０は、ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈの１つまたは複数の所定の周波数に存在するスペクトルのエネルギーを示す信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒを出力するように構成される。例示的な実施形態では、ブロック４２０は、たとえば、図７および図８に関連して以下でさらに説明されるような例示的な技法を使用して実施され得る。
【００１９】
[0027]スイッチコントローラ４１０は、信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒを入力として受け取り、スイッチＰ１、Ｎ１を駆動するためにＥｓｔ＿ｐｏｗｅｒを利用する。具体的には、図５は、スイッチングコントローラ４１０によって適用されてもよいスイッチングスキームの例示的な状態図を示す。図５において、「オフ状態」５１０では、Ｐ１がオフで、Ｎ１がオンである。図５の条件５３０のように、検知されたＩＡＢ電流が正で、信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒが最小（たとえば、極小）である場合、スイッチコントローラ４１０は、Ｐ１はオンで、Ｎ１がオフである「オン状態」５２０に遷移することができる。「オン状態」５２０から、条件５４０のように、検知されたＩＡＢ電流が負で、信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒが最小にある場合、スイッチコントローラ４１０は、「オフ状態」５１０に再遷移することができる。
【００２０】
[0028]例示的な実施形態では、Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒが最小にあるかどうかに関する条件５３０および５４０の決定は、当業者によって容易に導き出され得る原理によってなされてもよい。たとえば、Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒは、値Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（ｋ）、Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（ｋ＋１）などのシーケンスを生成するために、離散時間間隔で連続的にサンプリングされ（たとえば、スペクトル推定ブロック４２０によって離散時間で直接生成され、または図示されない離散時間サンプラを使用して、スペクトル推定ブロック４２０の連続時間出力からサンプリングされ）、ここでｋは整数のインデックスである。例示的な実施形態では、Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒが任意の瞬間ｋ＝Ｋで最小値に達したかどうか決定するために、Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（Ｋ−１）＞Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（Ｋ）およびＥｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（Ｋ＋１）＞Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ（Ｋ）であるかどうかが決定され得る。
【００２１】
[0029]上記の説明を考慮して、図４のスペクトル推定ブロック４２０を設けることによって、スイッチング電圧ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈの負帰還閉ループ制御がＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈの電力スペクトルにノッチを生成することが効果的にできることが認識されるであろう。
【００２２】
[0030]図６は、スペクトル推定ブロック４２０の例示的な実施形態４２０．１を示す。図６では、ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈは、ミキサー６１０．１、６１０．２に提供される。ミキサー６１０．１は、ＶＳＷを関数ｃｏｓ（２πｆ１ｔ）と混合し、ミキサー６１０．２は、ＶＳＷを関数ｓｉｎ（２πｆ１ｔ）と混合し、ここでｆ１はノッチが置かれることが望ましい周波数を表わす。ミキサーの後に、フィルタ６２０．１、６２０．２は、ベースバンドのスペクトル密度を抽出するためにダウンコンバートされた出力を（たとえば、ＢＷ１の帯域幅で）低域通過フィルタ処理し、フィルタの出力が２乗ブロック６３０．１、６３０．２に提供される。２乗ブロック６３０．１、６３０．２の出力は、信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒを生成するために６４０で加算される。Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒは、したがってｆ１のまわりに、たとえば、＋／−ＢＷ１の帯域幅内に存在するエネルギーを表わすことが認識されるであろう。
【００２３】
[0031]図７は、スペクトル推定ブロック４２０の代替の例示的な実施形態４２０．２を示す。図７では、ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈをフィルタするために、ｆ１の中心周波数を有する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）７１０が設けられ、ＢＰＦ７１０の出力をＤＣ信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒに変換するために、ＤＣ整流器７２０が使用される。スペクトル推定ブロック４２０．２は、スペクトル推定ブロック４２０．１よりも少ない構成要素ですむが、ある例示的な実施形態では、４２０．１におけるダウンコンバージョン回路は、ＢＰＦ７１０の伝達特性において所望されるロールオフの鋭さに依存する、所与のノッチ周波数ｆ１および帯域幅ＢＷ１に関する、帯域通過フィルタ７１０よりも実施するのにそれほどコストがかからないこともあり得ることが認識されるであろう。
【００２４】
[0032]代替の例示的な実施形態（図示せず）では、ＢＰＦ７１０の後にＤＣ整流器７２０を設ける必要がなく、ＢＰＦ７１０の出力が信号Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒとして直接提供されてもよいことが認識されるであろう。この場合、それによってＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈに導入されるノッチの周波数は、ＢＰＦ７１０の中心周波数に対応しないことがあり、代わりに、別の周波数に対応することがある。スペクトル推定は、図示されない技法を使用して実施されてもよく、たとえば、ＶＳＷ＿ｎｏｔｃｈは、ディジタル化されてもよく、当技術分野で知られているディジタルスペクトル推定技法が適用されてもよいことがさらに認識されるであろう。一般に、本明細書に記載される動作、たとえば、スペクトル推定は、当業者に知られているような、アナログドメインまたはディジタルドメインのいずれかで実施され得る。そのような代替の例示的な実施形態は、すべて本開示の範囲内にあると考えられる。
【００２５】
[0033]図８は、本開示による方法８００の例示的な実施形態を示す。本方法８００は、例示的な目的のためにのみ記載され、本開示の範囲を図示される方法のいかなる特定の例示的な実施形態に限定するようには意図されていないことに留意されたい。
【００２６】
[0034]図８において、ブロック８１０で、出力電圧（Ｖａｍｐ）を駆動する線形増幅器（１１０）の出力電流が検知される。
【００２７】
[0035]ブロック８２０で、推定された電力（Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ）を生成するために、第１の周波数（ｆ１）のスイッチング電圧（ＶＳＷ）の電力スペクトルが推定される。例示的な実施形態では、スイッチング電圧は、たとえば、インダクタ（Ｌ）を介して、出力電圧に結合される。
【００２８】
[0036]ブロック８３０で、スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチ（Ｐ１）およびローサイドスイッチ（Ｎ１）は、推定された電力スペクトルおよび検知された出力電流に基づいて、第１の周波数のスイッチング電圧の推定された電力を低減させるように構成される。
【００２９】
[0037]また、本明細書に開示された技法は、包絡線追跡システムの文脈外で一般的に適用され得、そのような代替の例示的な実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられることが認識され得る。たとえば、代替の例示的な実施形態では、図４の線形増幅器１１０は、省略され得、上で開示された原理は、図４のシステム４００のスイッチングセクション４０４だけに容易に適用され得る。さらに、いかなるタイプのバックコンバータ、昇圧コンバータ、または他のスイッチモード回路も、上記のノイズシェーピング技法を用い得る。
【００３０】
[0038]図９は、本開示の技法が適用され得る、一般化された状態機械９００の例示的な実施形態を示す。図９では、状態９１０は、スイッチがオフであることに相当し、状態９２０は、スイッチがオンであることに相当する。状態９１０は、条件９３０に基づいて状態９２０に遷移し、この条件９３０は、第１の基準（基準１）が満たされなければならないこと、および推定された電力（Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ）が、遷移が起こるのに最小になければならないことを指定する。同様に、状態９２０は、条件９４０に基づいて状態９１０に遷移し、この条件９２０は、第２の基準（基準２）が満たされなければならないこと、および推定された電力（Ｅｓｔ＿ｐｏｗｅｒ）が、遷移が起こるのに最小になければならないことを指定する。例示的な実施形態では、推定される電力は、たとえば、図４のスペクトル推定ブロック４２０に関連して説明されたように計算され得るが、最小値の決定もたとえば以前に上で説明されたようになされ得る。
【００３１】
[0039]当業者は、一般化された状態機械９００が、対象とする出力スイッチング電圧に１つまたは複数の周波数ノッチを生成するために、様々なスイッチング用途に適用可能であり得ることを認識するであろう。たとえば、電圧モード制御を利用するバックコンバータでは、基準１は、出力電圧がしきい電圧未満に降下することに相当し得、一方、基準２は、出力電圧がしきい電圧を上回ることに相当し得る。本開示を考慮して、当業者は、本明細書に開示された技法の代替の応用形態を容易に導き出すことができる。そうした代替の例示的な実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００３２】
[0040]図５および図９は、例示的な目的のためにのみ示され、本開示の範囲を限定するようには意図されていないことに留意されたい。代替の例示的な実施形態において、３つ以上の状態を有する状態機械は、本開示のノイズシェーピング技法を容易に組み込むことができる。たとえば、代替の例示的な実施形態では、本明細書に記載される技法は、Ｎ１とＰ１の両方がオフに相当する第３の状態を有する三状態の状態機械を組み込むように容易に適合され得る。そうした代替の例示的な実施形態は、本開示の範囲内にあると考えられる。
【００３３】
[0041]本明細書において、および特許請求の範囲において、要素が別の要素に「接続されている」または「結合されている」として引用される場合、要素は、他の要素に直接接続、または結合され得て、あるいは介在する要素が存在してもよいことが理解されるであろう。対照的に、要素が別の要素に「直接接続されている」または「直接結合されている」として引用される場合は、介在する要素は、存在しない。さらに、要素が別の要素に「電気的に結合されている」として引用される場合、これは、低抵抗の経路がそのような要素間に存在することを示すが、要素が別の要素に単に「結合されている」として引用される場合は、そのような要素間に低抵抗の経路があってもなくてもよい。
【００３４】
[0042]当業者は、情報および信号が様々な異なる技術および技法のいずれかを使用して表わされ得ることを理解されるであろう。たとえば、上記の説明の全体にわたって参照されることがあるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは粒子、光場もしくは粒子、またはそれらの任意の組合せによって表わされてもよい。
【００３５】
[0043]当業者は、本明細書に開示された例示的な態様に関連して記載された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップが電子的なハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施されてもよいことをさらに認識するであろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップは、それらの機能性の点から上で一般的に説明された。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるかどうかは、特定の用途およびシステム全体に課せられた設計制約に依存する。当業者は、記載された機能性を特定の各用途に対して様々な仕方で実施することができるが、そのような実施の決定が本発明の例示的な態様の範囲からの逸脱を招くと解釈されるべきではない。
【００３６】
[0044]本明細書に開示された例示的な態様に関連して記載された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブルロジックデバイス、個別のゲートもしくはトランジスタロジック、個別のハードウェア部品、または本明細書に記載された機能を行うように設計されたそれらの任意の組合せによって実施されるか、または行われてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代わりに、プロセッサは、いかなる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。また、プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、またはその他のそのような構成として実施されてもよい。
【００３７】
[0045]本明細書に開示された例示的な態様に関連して記載された方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、またはこの２つの組合せにおいて具現化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、レジスター、ハードディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られているその他の形態の記憶媒体に常駐してもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代わりに、記憶媒体は、プロセッサと一体であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣに存在してもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に存在してもよい。代わりに、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末の個別部品として存在してもよい。
【００３８】
[0046]１つまたは複数の例示的な態様では、記載された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実施されてもよい。ソフトウェアで実施される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上に保存されてもよく、またはコンピュータ可読媒体上の１つまたは複数の命令もしくはコードとして送信されてもよい。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にするいかなる媒体をも含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスすることができるいかなる利用可能な媒体であってもよい。例として、限定することなく、そのようなコンピュータ可読媒体は、所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形態で担持もしくは保存するために使用され得て、コンピュータによってアクセスされ得るＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、またはその他の媒体を含むことができる。また、任意の接続も適切にコンピュータ可読媒体と称される。たとえば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚線対、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または他の遠隔源から送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚線対、ＤＳＬ、または赤外線、無線およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用されるようなディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）と、レーザーディスク（登録商標）と、光ディスクと、ディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）と、フロッピー（登録商標）ディスクと、ブルーレイ（登録商標）ディスクとを含み、ここでディスク（ｄｉｓｋ）は通常磁気的にデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーを用いてデータを光学的に再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるものとする。
【００３９】
[0047]開示された例示的な態様の上記の説明は、すべての当業者が本発明を作るまたは使用することができるように提供されている。これらの例示的な態様に対する様々な変更形態は、当業者には容易に明らかであり、本明細書に規定された一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱せずに、他の例示的な態様に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示された例示的な態様に限定されることが意図されておらず、本明細書に開示された原理および新奇な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるものとする。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］  装置であって、前記装置は下記を備える、推定された電力を生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の前記電力スペクトルを推定するように構成されたスペクトル推定器、前記スイッチング電圧は出力電圧に結合される、と、前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために、前記推定された電力スペクトルおよび１組のスイッチング基準に基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを制御するように構成されたスイッチコントローラ。
［Ｃ２］  前記スイッチング基準が前記出力電圧を駆動する線形増幅器の前記検知された出力電流に基づいており、前記スイッチコントローラが、前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移し、前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小にあるという前記条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、ように構成されているＣ１に記載の装置。
［Ｃ３］  前記推定された電力スペクトルの第１の値が第２の値よりも大きく、前記第２の値は前記第１の値の時間的に後に続き、および前記推定された電力スペクトルの第２の値が第３の値よりも小さく、前記第３の値は前記第２の値の時間的に後に続く、場合に、前記スイッチコントローラが、前記推定された電力スペクトルが最小にあるということを検出するようにさらに構成される、Ｃ２に記載の装置。
［Ｃ４］  前記スペクトル推定器が、第１の周波数を有する少なくとも１つの局部発振器を使用して、前記スイッチング電圧をダウンコンバートするように構成された少なくとも１つのミキサーと、前記ダウンコンバートされた電圧をフィルタするように構成された少なくとも１つの低域通過フィルタと、前記少なくとも１つの低域通過フィルタの出力の前記エネルギーを推定するように構成されたエネルギー推定器と、を備える、Ｃ１に記載の装置。
［Ｃ５］  前記スイッチコントローラが、電力増幅器の出力の検出された包絡線に基づいて前記スイッチを制御するようにさらに構成され、前記線形増幅器が、前記負荷の前記検出された包絡線を追跡する入力電圧に応答して前記出力電圧を駆動するようにさらに構成される、Ｃ２に記載の装置。
［Ｃ６］  前記スペクトル推定器が、前記スイッチング電圧に結合された帯域通過フィルタを備える、Ｃ１に記載の装置。
［Ｃ７］  前記スペクトル推定器が、前記スイッチング電圧をディジタル化するように構成されたアナログディジタル変換器と、前記ディジタル化されたスイッチング電圧中のスペクトル成分を推定するためのディジタルスペクトル推定器と、を備える、Ｃ１に記載の装置。
［Ｃ８］  前記スペクトル推定器およびスイッチコントローラが集積回路上に設けられ、前記帯域通過フィルタが前記集積回路のチップ外に設けられている、Ｃ６に記載の装置。
［Ｃ９］  １つまたは複数の受信周波数で受信するように構成された受信機をさらに備え、前記第１の周波数が前記１つまたは複数の受信周波数のうちの１つに対応する、Ｃ１に記載の装置。
［Ｃ１０］  前記スペクトル推定器が、前記第１の周波数を含む複数の周波数のスイッチング電圧の前記電力スペクトルを推定するようにさらに構成される、Ｃ１に記載の装置。
［Ｃ１１］  方法であって、前記方法は下記を備える、出力電圧を駆動する線形増幅器の出力電流を検知することと、推定された電力を生成するために、第１の周波数のスイッチング電圧の電力スペクトルを推定すること、前記スイッチング電圧は、前記出力電圧に結合される、と、前記第１の周波数の前記推定された電力スペクトルを低減させるために前記検知された出力電流および前記推定された電力スペクトルに基づいて、前記スイッチング電圧に結合されたハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチを構成すること。
［Ｃ１２］  前記スイッチを前記構成することが、前記検知された出力電流がゼロよりも大きく、前記推定された電力スペクトルが最小にあるという条件に基づいて、前記ハイサイドスイッチがオフであり、前記ローサイドスイッチがオンである第１の状態から、前記ハイサイドスイッチがオンであり、前記ローサイドスイッチがオフである第２の状態に遷移することと、前記検知された出力電流がゼロよりも小さく、前記推定された電力スペクトルが最小にあるという条件に基づいて、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移することと、を備える、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１３］  前記推定された電力スペクトルの第１の値が第２の値よりも大きく、前記第２の値は前記第１の値の時間的に後に続き、および前記推定された電力スペクトルの第２の値が第３の値よりも小さく、前記第３の値は前記第２の値の時間的に後に続く、場合に、前記推定された電力スペクトルが最小にあることを検出することをさらに備える、Ｃ１２に記載の方法。
［Ｃ１４］  前記電力スペクトルを前記推定することが、第１の周波数を有する少なくとも１つの局部発振器を使用して、前記スイッチング電圧をダウンコンバートすることと、前記ダウンコンバートされたスイッチング電圧を低域通過フィルタ処理することと、前記低域通過フィルタ処理された出力の前記エネルギーを計算することと、を備える、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１５］  前記電力スペクトルを前記推定することが、前記スイッチング電圧を帯域通過フィルタ処理することと、前記推定された電力を生成するために前記帯域通過フィルタ処理されたスイッチング電圧をＤＣ整流することと、を備える、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１６］  前記電力スペクトルを前記推定することが、前記推定された電力を生成するために前記スイッチング電圧を帯域通過フィルタ処理することを備える、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１７］  装置であって、前記装置は下記を備える、少なくとも１つの周波数に対応するスイッチング電圧の前記電力スペクトルを推定するための手段と、前記少なくとも１つの周波数に対応する前記スイッチング電圧の前記スペクトル成分を最小にするように推定するための出力に基づいて前記スイッチング電圧を生成するための手段。
［Ｃ１８］  出力電圧に結合された負荷の前記検出された包絡線を追跡する入力電圧に応答して、前記スイッチング電圧に結合された前記出力電圧をさらに駆動するための手段をさらに備える、Ｃ１７に記載の装置。
［Ｃ１９］  前記少なくとも１つの周波数の１つの周波数に対応する受信周波数で受信（ＲＸ）信号を受信するための手段をさらに備える、Ｃ１７に記載の装置。
［Ｃ２０］  前記スイッチング電圧を生成するための前記手段がバックコンバータを備える、Ｃ１７に記載の装置。
【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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