(57)【要約】【課題】ＲＦ増幅器アーキテクチャおよび関連技術の提供。【解決手段】無線周波数（ＲＦ）電力増幅器システムまたは伝送機は、１つ以上の電力増幅器と、１つ以上の電力増幅器のＲＦ入力信号の振幅および位相を調節し、１つ以上の電力増幅器に印加される電圧を供給するように構成されているコントローラとを含む。複数の電力増幅器が使用される実施形態では、結合器が、電力増幅器の出力を組み合わせるために提供され得る。少なくとも一実装では、１つ以上の電力増幅器のＲＦ入力信号の振幅調節が、伝送電力制御および／または電力バックオフを提供するために使用され得る。【選択図】図４
2019062580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載された発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、概して、無線周波数（ＲＦ）回路に関し、より具体的には、高線形性および高効率性を同時に達成することが可能であるＲＦ増幅器および伝送機を実装するためのデバイス、システム、および技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野で周知のように、無線周波数（ＲＦ）伝送機は、ＲＦ信号を生成するデバイスである。ＲＦ伝送機が、例えば、ある距離にわたって情報を移送するために電磁波（電波）を使用する無線通信システムの一部として含まれ得る。
【０００３】
また、周知のように、トレードオフが、概して、エネルギー効率性と線形性との間でＲＦ通信伝送機において行われなければならない。ＲＦ伝送機および対応するＲＦ増幅器の数十年もの開発にわたり、概して、確かに、高効率性または高線形性のいずれかを得ることは可能であるが、両方は得ることは可能ではなかった。したがって、ユーザが、高効率性と高線形性との両方を伴って、ＲＦ信号を増幅し、および／またはＲＦ信号を搬送するデータを伝送することを可能にするシステムおよび技術を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
無線周波数（ＲＦ）信号が、高効率性と高線形性との両方を伴って、増幅および／または伝送されることを可能にするシステムおよび技術が、本明細書で説明される。デジタル制御が、１つ以上の電力増幅器に印加されるＲＦ入力信号の振幅および位相との両方にわたって維持され得る。デジタル制御はまた、１つ以上の電力増幅器に印加される供給電圧にわたって維持され得る。いくつかの実施形態では、非線形電力増幅器が、ＲＦ伝送機内部で高電力効率を達成するために使用され得る。デジタル制御技術が、線形性を達成するため、かつ効率性をさらに向上させるために使用され得る。少なくとも１つの実装では、１つ以上の電力増幅器の１つ以上のＲＦ入力信号の振幅は、所望の出力電力レベルを生成するために、電力増幅器におけるバックオフを達成するように制御され得る。
【０００５】
本明細書に説明される概念、システム、回路、および技術の一側面によると、ＲＦ電力増幅器システムは、ＲＦ電力増幅器と、振幅値および位相値を示す入力情報に基づいて、ＲＦ電力増幅器のためのＲＦ入力信号を生成するデジタル／ＲＦ変調器と、制御信号に応答して、可変供給電圧をＲＦ電力増幅器に提供する電圧制御ユニットであって、可変供給電圧は、複数の個別の電圧レベルから選択される、ユニットと、少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機から伝送されるデータに基づいて、入力情報をデジタル／ＲＦ変調器に、かつ制御信号を電圧制御ユニットに提供するコントローラであって、少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、ＲＦ電力増幅器のための電圧レベル変更に関する決定を行うように構成されている、コントローラとを備えている。
【０００６】
一実施形態では、コントローラは、デジタル／ＲＦ変調器のための振幅および位相値と、電力増幅器ＲＦのための電圧値とを選択するように構成され、ＲＦ電力増幅器システムの出力信号の中で伝送データの正確な表現を生成する。
【０００７】
一実施形態では、コントローラは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前のサンプル、現在のデータサンプル、および少なくとも１つの後のデータサンプルのために選択される電圧レベルに基づいて、現在のデータサンプルのための個別の電圧レベルを選択するように構成されている。
【０００８】
一実施形態では、電圧制御ユニットは、電力増幅器に印加される電圧信号をフィルタ処理する移行成形フィルタを含む。
【０００９】
一実施形態では、コントローラは、低減された数の電圧レベル移行によって効率的な電力増幅器動作を達成する方法で、電力増幅器のための電圧レベル変更決定を行うように構成されている。
【００１０】
一実施形態では、コントローラは、既定の増幅器性能基準に基づいて、経時的に、データサンプルのウィンドウの長さを適合させることが可能である。
【００１１】
一実施形態では、データサンプルのウィンドウは、固定長を有する。
【００１２】
一実施形態では、コントローラは、経時的に、電圧制御ユニットによって使用される複数の個別の電圧レベルの１つ以上の値を適合させるように構成されている。
【００１３】
一実施形態では、現在のサンプルのための電力増幅器による使用のための電圧レベルを決定するために、コントローラは、データサンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルのために使用されたよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、現在のサンプルとの使用のために、前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択するように構成されている。
【００１４】
一実施形態では、現在のサンプルのための電力増幅器による使用のための電圧レベルを決定するために、コントローラはさらに、データサンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、前のサンプルのために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分である場合、現在のサンプルのために、前のサンプルのために使用された電圧レベルを使用し、前のサンプルのために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、現在のサンプルのために、新しい電圧レベルを選択するように構成されている。
【００１５】
一実施形態では、コントローラは、より高い電圧レベルの必要性が、データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して持続時間が短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために要求されるよりも低い電力増幅器のための電圧値を選択することが可能である。
【００１６】
一実施形態では、コントローラは、より低い電圧レベルが十分である持続時間が、前記データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために十分である最小電圧よりも高い電力増幅器のための電圧値を選択することが可能である。
【００１７】
一実施形態では、ＲＦ電力増幅器は、第１のＲＦ電力増幅器であり、ＲＦ電力増幅器システムはさらに、少なくとも１つの追加のＲＦ電力増幅器と、第１のＲＦ電力増幅器および少なくとも１つの追加のＲＦ電力増幅器の出力信号を組み合わせる結合器とを備えている。
【００１８】
本明細書に説明される概念、システム、回路、および技術の別の側面によると、電力増幅器を駆動するデジタル／ＲＦ変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる機械実装方法は、ＲＦ伝送機から伝送されるべき伝送データを取得することと、少なくとも部分的に、伝送データに基づいて、デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することであって、入力情報は、デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および位相を制御する、ことと、少なくとも部分的に、伝送データに基づいて、電力増幅器のための供給電圧を選択することであって、供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、ＲＦ電力増幅器のための電圧レベル変更に関する決定を行うことを含む、こととを含む。
【００１９】
一実施形態では、本方法はさらに、電力増幅器の出力信号を伝送のために１つ以上のアンテナに送達することを含む。
【００２０】
一実施形態では、本方法はさらに、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前のサンプル、現在のデータサンプル、および少なくとも１つの後のデータサンプルのために選択される電圧レベルに基づいて、現在のデータサンプルのための個別の供給電圧レベルを選択することを含む。
【００２１】
一実施形態では、デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および個別の供給電圧レベルの選択は、ＲＦ伝送機の所望の瞬間出力電力を達成するように制御される。
【００２２】
一実施形態では、電力増幅器のための供給電圧を選択することは、サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することを含む。
【００２３】
一実施形態では、電力増幅器のための供給電圧を選択することはさらに、サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、前のサンプルを支持するために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分である場合、現在のサンプルのために、前のサンプルを支持するために使用された電圧レベルを使用することを継続することと、前のサンプルを支持するために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、現在のサンプルとの使用のために、十分である新しい電圧レベルを選択することとを含む。
【００２４】
一実施形態では、全てのサンプルを支持するために、前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することは、可能な限り低く、かつ依然として、ウィンドウ内の全てのサンプルのために所望の瞬間出力電力レベルを生成することが可能である新しい電圧レベルを選択することを含む。
【００２５】
一実施形態では、現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することは、現在のサンプルのための所望の瞬間出力電力レベルを生成するために、可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む。
【００２６】
本明細書に説明される概念、システム、回路、および技術のさらなる別の側面によると、装置は、コンピュータによって実行されると、電力増幅器を駆動するデジタル／無線周波数（ＲＦ）変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法を実施する、それに記憶される命令を有するコンピュータ読み取り可能な媒体を備え、本方法は、ＲＦ伝送機から伝送されるべき伝送データを取得することと、少なくとも部分的に、伝送データに基づいて、デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することであって、入力情報は、デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および位相を制御する、ことと、少なくとも部分的に、伝送データに基づいて、電力増幅器のための供給電圧を選択することであって、供給電圧は、複数の個別の電圧レベルから選択され、供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、ＲＦ電力増幅器のための供給電圧レベルに関する決定を行うことを含む、こととを含む。
【００２７】
一実施形態では、電力増幅器のための供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、データサンプル、少なくとも１つの後続データサンプル、および少なくとも１つの前のサンプルのために選択された電圧レベルに基づいて、データサンプルのための個別の供給電圧レベルを選択することを含む。
【００２８】
一実施形態では、デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することは、ＲＦ伝送機の出力において所望の電力レベルを達成する方法で、デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅を制御する入力情報を提供することを含む。
【００２９】
一実施形態では、電力増幅器のための供給電圧を選択することは、低減された数の電圧レベル移行によって効率的な電力増幅器動作を達成する方法で行われる。
【００３０】
一実施形態では、本方法はさらに、既定の基準に基づいて、経時的に、データサンプルのウィンドウの長さを適合させることを含む。
【００３１】
一実施形態では、データサンプルのウィンドウは、固定長を有する。
【００３２】
本明細書に説明される概念、システム、回路、および技術のさらなる側面によると、伝送される入力データに基づいて、無線周波数（ＲＦ）伝送機内の電力増幅器のための電圧レベルを選択する機械実装方法は、伝送機から伝送されるべきサンプルのウィンドウを識別することと、サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の瞬間出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することとを含む。
【００３３】
一実施形態では、本方法はさらに、ウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、前のサンプルのために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分である場合、現在のサンプルのための前のサンプルのために使用された電圧レベルを使用することと、前のサンプルのために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することとを含む。
【００３４】
一実施形態では、前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することは、ウィンドウ内の全てのサンプルを支持するために、可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む。
【００３５】
一実施形態では、現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することは、現在のサンプルとの使用のために、可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
無線周波数（ＲＦ）電力増幅器システムであって、
ＲＦ電力増幅器と、
振幅値および位相値を示す入力情報に基づいて、前記ＲＦ電力増幅器のためのＲＦ入力信号を生成するデジタル／ＲＦ変調器と、
制御信号に応答して、可変供給電圧を前記ＲＦ電力増幅器に提供する電圧制御ユニットであって、前記可変供給電圧は、複数の個別の電圧レベルから選択される、電圧制御ユニットと、
少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機から伝送されるべきデータに基づいて、前記入力情報を前記デジタル／ＲＦ変調器に、かつ前記制御信号を前記電圧制御ユニットに提供するコントローラであって、前記コントローラは、少なくとも部分的に、前記ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、前記ＲＦ電力増幅器のための電圧レベル変更に関する決定を行うように構成されている、コントローラと
を備えている、ＲＦ電力増幅器システム。
（項目２）
前記コントローラは、前記ＲＦ電力増幅器システムの出力信号の中で前記伝送データの正確な表現を生成するために、前記デジタル／ＲＦ変調器のための振幅および位相値と、前記ＲＦ電力増幅器のための電圧値とを選択するように構成されている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目３）
前記コントローラは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの前のサンプル、現在のデータサンプル、および少なくとも１つの後のデータサンプルのために選択される電圧レベルに基づいて、前記現在のデータサンプルのための個別の電圧レベルを選択するように構成されている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目４）
前記電圧制御ユニットは、前記電力増幅器に印加される電圧信号をフィルタ処理する移行成形フィルタを含む、項目３に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目５）
前記コントローラは、低減された数の電圧レベル移行によって効率的な電力増幅器動作を達成する方法で、前記電力増幅器のための電圧レベル変更決定を行うように構成されている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目６）
前記コントローラは、既定の増幅器性能基準に基づいて、前記データサンプルのウィンドウの長さを経時的に適合させることが可能である、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目７）
前記データサンプルのウィンドウは、固定長を有する、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目８）
前記コントローラは、前記電圧制御ユニットによって使用される前記複数の個別の電圧レベルの１つ以上の値を経時的に適合させるように構成されている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目９）
現在のサンプルのための前記電力増幅器による使用のための電圧レベルを決定するために、前記コントローラは、
前記データサンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルのために使用されたよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、前記現在のサンプルとの使用のために、前記前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択するように構成されている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目１０）
現在のサンプルのための前記電力増幅器による使用のための電圧レベルを決定するために、前記コントローラは、
前記データサンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前記前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、
前記前のサンプルのために使用された電圧レベルが、前記現在のサンプルとの使用のために十分である場合、前記現在のサンプルのために、前記前のサンプルのために使用された前記電圧レベルを使用し、
前記前のサンプルのために使用された前記電圧レベルが、前記現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、前記現在のサンプルのために、新しい電圧レベルを選択する
ようにさらに構成されている、項目９に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目１１）
前記コントローラは、より高い電圧レベルの必要性が、前記データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して持続時間が短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために要求されるよりも低い前記電力増幅器のための電圧値を選択することが可能である、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目１２）
前記コントローラは、より低い電圧レベルが十分である持続時間が、前記データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために十分である最小電圧よりも高い前記電力増幅器のための電圧値を選択することが可能である、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目１３）
前記ＲＦ電力増幅器は、第１のＲＦ電力増幅器であり、
前記ＲＦ電力増幅器システムは、
少なくとも１つの追加のＲＦ電力増幅器と、
前記第１のＲＦ電力増幅器の出力信号と前記少なくとも１つの追加のＲＦ電力増幅器の出力信号とを組み合わせる結合器と
をさらに備えている、項目１に記載のＲＦ電力増幅器システム。
（項目１４）
電力増幅器を駆動するデジタル／無線周波数（ＲＦ）変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる機械実装方法であって、前記方法は、
前記ＲＦ伝送機から伝送されるべき伝送データを取得することと、
少なくとも部分的に、前記伝送データに基づいて、前記デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することであって、前記入力情報は、前記デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および位相を制御する、ことと、
少なくとも部分的に、前記伝送データに基づいて、前記電力増幅器のための供給電圧を選択することであって、供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、前記ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、前記ＲＦ電力増幅器のための電圧レベル変更に関する決定を行うことを含む、ことと
を含む、方法。
（項目１５）
前記電力増幅器の出力信号を伝送のために１つ以上のアンテナに送達することをさらに含む、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
少なくとも部分的に、少なくとも１つの前のサンプル、現在のデータサンプル、および少なくとも１つの後のデータサンプルのために選択される電圧レベルに基づいて、前記現在のデータサンプルのための個別の供給電圧レベルを選択することをさらに含む、項目１４に記載の方法。
（項目１７）
前記デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および前記個別の供給電圧レベルの選択は、前記ＲＦ伝送機の所望の瞬間出力電力を達成するように制御される、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記電力増幅器のための供給電圧を選択することは、
前記サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、前記前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することを含む、項目１４に記載の方法。
（項目１９）
前記電力増幅器のための供給電圧を選択することは、
前記サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、前記所望の出力電力を達成するために、前記前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、
前記前のサンプルを支持するために使用された電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分である場合、前記現在のサンプルのために、前記前のサンプルを支持するために使用された前記電圧レベルを使用することを継続することと、
前記前のサンプルを支持するために使用された前記電圧レベルが、前記現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、前記現在のサンプルとの使用のために、十分である新しい電圧レベルを選択することと
をさらに含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
全てのサンプルを支持するために、前記前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することは、可能な限り低く、かつ依然として、前記ウィンドウ内の全てのサンプルのために所望の瞬間出力電力レベルを生成することが可能である新しい電圧レベルを選択することを含む、項目１８に記載の方法。
（項目２１）
前記現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することは、前記現在のサンプルのための所望の瞬間出力電力レベルを生成するために、可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む、項目１８に記載の方法。
（項目２２）
命令を記憶しているコンピュータ読み取り可能な媒体を備えている装置であって、前記命令は、コンピュータによって実行されると、電力増幅器を駆動するデジタル／無線周波数（ＲＦ）変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法を実施し、前記方法は、
ＲＦ伝送機から伝送されるべき伝送データを取得することと、
少なくとも部分的に、前記伝送データに基づいて、前記デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することであって、前記入力情報は、前記デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅および位相を制御する、ことと、
少なくとも部分的に、前記伝送データに基づいて、前記電力増幅器のための供給電圧を選択することであって、前記供給電圧は、複数の個別の電圧レベルから選択され、供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、ＲＦ伝送機によって伝送されるべきデータを表すデータサンプルのウィンドウに基づいて、前記ＲＦ電力増幅器のための供給電圧レベルに関する決定を行うことを含む、ことと
を含む、装置。
（項目２３）
前記電力増幅器のための供給電圧を選択することは、少なくとも部分的に、データサンプル、少なくとも１つの後続データサンプル、および少なくとも１つの前のサンプルのために選択された電圧レベルに基づいて、前記データサンプルのための個別の供給電圧レベルを選択することを含む、項目２２に記載の装置。
（項目２４）
前記デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供することは、前記ＲＦ伝送機の出力において所望の電力レベルを達成する方法で前記デジタル／ＲＦ変調器のＲＦ出力信号の振幅を制御する入力情報を提供することを含む、項目２２に記載の装置。
（項目２５）
前記電力増幅器のための供給電圧を選択することは、低減された数の電圧レベル移行によって効率的な電力増幅器動作を達成する方法で行われる、項目２２に記載の装置。
（項目２６）
前記方法は、既定の基準に基づいて、前記データサンプルのウィンドウの長さを経時的に適合させることをさらに含む、項目２２に記載の装置。
（項目２７）
前記データサンプルのウィンドウは、固定長を有する、項目２２に記載の装置。
（項目２８）
伝送されるべき入力データに基づいて、無線周波数（ＲＦ）伝送機内の電力増幅器のための電圧レベルを選択する機械実装方法であって、前記電圧レベルは、複数の個別の電圧レベルから選択され、前記方法は、
前記伝送機から伝送されるべきサンプルのウィンドウを識別することと、
前記サンプルのウィンドウ内の全てのサンプルが、所望の瞬間出力電力を達成するために、前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用することができる場合、前記前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することと
を含む、機械実装方法。
（項目２９）
前記ウィンドウ内の全てのサンプルが、前記所望の出力電力を達成するために、前記前のサンプルよりも低い電圧レベルを使用できない場合、
前記前のサンプルのために使用された前記電圧レベルが、現在のサンプルとの使用のために十分である場合、前記現在のサンプルのために前記前のサンプルのために使用された前記電圧レベルを使用することと、
前記前のサンプルのために使用された前記電圧レベルが、前記現在のサンプルとの使用のために十分ではない場合、前記現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することと
をさらに含む、項目２８に記載の機械実装方法。
（項目３０）
前記前のサンプルのために使用されたものよりも低い新しい電圧レベルを選択することは、前記ウィンドウ内の全てのサンプルを支持するために可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む、項目２８に記載の方法。
（項目３１）
前記現在のサンプルとの使用のために十分である新しい電圧レベルを選択することは、前記現在のサンプルとの使用のために、可能な限り低い新しい電圧レベルを選択することを含む、項目２８に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
前述の特徴は、図面の以下の説明からより完全に理解され得る。
【図１】図１は、ある実施形態による、例示的無線周波数（ＲＦ）伝送機を例証するブロック図である。
【図２】図２は、別の実施形態による、例示的ＲＦ伝送機を例証するブロック図である。
【図３】図３は、ある実施形態による、少なくとも４つの電力増幅器を有する例示的ＲＦ伝送機を例証するブロック図である。
【図４】図４は、ある実施形態による、単一の電力増幅器を有する例示的ＲＦ伝送機を例証するブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ある実施形態による、個別の電圧切り替えを使用する単一の電力増幅器を有する例示的ＲＦ伝送機を例証するブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ある実施形態による、電圧制御ユニット内部で使用され得る例示的スイッチキャパシタ変換回路を例証する概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ある実施形態による、電力増幅器のための異なる個別の供給レベルの間の切り替えのための電圧制御配列を例証する概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄおよび４Ｅは、実施形態による、電力増幅器システムおよびＲＦ伝送機システムにおいて使用され得る例示的切り替えネットワークアーキテクチャを例証する概略図である。
【図４Ｅ】図４Ｄおよび４Ｅは、実施形態による、電力増幅器システムおよびＲＦ伝送機システムにおいて使用され得る例示的切り替えネットワークアーキテクチャを例証する概略図である。
【図４Ｆ】図４Ｆ−４Ｉは、種々の実施形態において使用され得る、例示的レベル移行フィルタアーキテクチャを例証する概略図である。
【図４Ｇ】図４Ｆ−４Ｉは、種々の実施形態において使用され得る、例示的レベル移行フィルタアーキテクチャを例証する概略図である。
【図４Ｈ】図４Ｆ−４Ｉは、種々の実施形態において使用され得る、例示的レベル移行フィルタアーキテクチャを例証する概略図である。
【図４Ｉ】図４Ｆ−４Ｉは、種々の実施形態において使用され得る、例示的レベル移行フィルタアーキテクチャを例証する概略図である。
【図５】図５は、別の実施形態による、例示的ＲＦ伝送機を例証するブロック図である。
【図６】図６は、ある実施形態による、例示的電圧制御ユニットを例証する概略図である。
【図７】図７は、別の実施形態による、例示的電圧制御ユニットを例証する概略図である。
【図８】図８は、ある実施形態による、少なくとも２つの電力増幅器を駆動する少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法を例証するフロー図である。
【図９】図９は、ある実施形態による、単一の電力増幅器を駆動する単一のデジタル／ＲＦ変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法を例証するフロー図である。
【図１０】図１０は、ある実施形態による、電力増幅システムにおいて、電圧レベル変更決定を行うために使用され得る例示的サンプルウィンドウを例証する図である。
【図１１】図１１は、ある実施形態による、サンプルウィンドウに基づいて、電力増幅システムの１つ以上の電力増幅器のための電圧レベルを選択するための方法を例証するフロー図である。
【図１２】図１２は、２つの異なるＤＣ電力供給レベルで正規化されたＲＦ駆動電力の関数として、単一の電力増幅器を有する電力増幅システムの効率性および出力電力を例証するプロットである。
【図１３】図１３は、２つの異なる供給レベルを使用する単一の電力増幅器を有する電力増幅システムのための達成可能ＲＦ出力振幅を例証する１対のＩＱプロットである。
【図１４】図１４は、ある実施形態による、２つの異なる供給レベルを使用する単一の電力増幅器を有する電力増幅システムのための効率性対正規化された出力電力のプロットである。
【図１５】図１５は、各電力増幅器が２つの供給レベルのうちの１つから供給される、２つの電力増幅器および結合器を有する電力増幅システムのための達成可能出力信号範囲を例証するＩＱプロットである。
【図１６】図１６は、２つの電力増幅器および２つの電力供給レベルを含む例示的非対称マルチレベルアウトフェイズ（ＡＭＯ）に基づく増幅システムの動作を例証するＩＱプロットである。
【図１７】図１７は、結合器の分離ポートで出力を最小限にしながら、その達成可能最大振幅で、またはそれに近い増幅で、電力増幅器を動作させるために、２つの電力増幅器および結合器を有する電力増幅システムとともに使用され得る制御技術を例証するＩＱプロットである。
【図１８】図１８は、ある実施形態による、電力増幅器駆動レベルおよび供給レベルが、どのように出力電力範囲にわたって、出力電力を制御するように調節され得るかを例証する一連のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、ある実施形態による、例示的無線周波数（ＲＦ）伝送機１０を例証するブロック図である。極めて詳細に説明されるであろうように、ＲＦ伝送機１０は、高効率性と高線形性との両方を同時に達成することが可能である。例証されるように、ＲＦ伝送機１０は、コントローラ１２と、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６と、第１および第２の電力増幅器１８、２０と、第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４と、電力結合器２６と、エネルギー回収モジュール３０とを含み得る。ＲＦ伝送機１０は、１つ以上の遠隔ワイヤレスエンティティへのＲＦ信号の伝送を促進するために、１つ以上のアンテナ３２および／または他の変換器に結合され得る。いくつかの実装では、第１および第２の電力増幅器１８、２０は、実質的に、同一の増幅器設計を使用し得る。他の実装では、異なる増幅器設計および／またはアーキテクチャが、使用され得る。いくつかの実施形態では、第１および第２の電力増幅器１８、２０は、非線形増幅器（および、いくつかの場合、高非線形増幅器）であり得る。周知のように、非線形増幅器は、概して、線形増幅器より効率的に動作する。
【００３８】
第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６は、それぞれ、コントローラ１２から受信される情報に基づいて、第１および第２の電力増幅器１８、２０のためのＲＦ入力信号を生成するために動作可能である。第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４は、それぞれ、コントローラ１２から受信される制御信号に基づいて、第１および第２の電力増幅器１８、２０に可変供給電圧を提供するために動作可能である。典型的な実装では、コントローラ１２は、ＲＦ伝送機１０から伝送されるべきデータストリーム（すなわち、伝送データ）を受信または別様に取得するであろう。コントローラ１２は、次いで、とりわけ、アンテナ３２から伝送データの伝送をもたらすであろう、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６ならびに第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４のための信号を提供するために、この伝送データを使用し得る。コントローラ１２は、いくつかの実装では、サンプル毎ベースで、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に送達される情報ならびに第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４に送達される制御信号を更新し得る。
【００３９】
少なくとも１つの実装では、コントローラ１２は、異なる供給電圧が第１および第２の電力増幅器１８、２０に同時に印加されることができるように、各第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４に独立制御を提供することができる。同様に、いくつかの実装では、コントローラ１２は、異なるＲＦ入力信号が第１および第２の電力増幅器１８、２０に同時に印加されるように、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に異なる入力情報を提供することができる。電力結合器２６は、その出力においてＲＦ伝送信号を生成するために、第１および第２の電力増幅器１８、２０の出力信号を組み合わせるために動作可能である。ＲＦ伝送信号は、次いで、ワイヤレスチャネルへの伝送のために、アンテナ３２に送達され得る。認識されるであろうように、ＲＦ伝送信号は、最初の伝送データの正確な表現を含むべきである。
【００４０】
第１および第２の電力増幅器１８、２０は、各々、ＲＦ信号を増幅することが可能である電力増幅器の任意の種類を含み得る。いくつかの実装では、第１および第２の電力増幅器１８、２０は、ＲＦ伝送機の動作の効率性を改善するために非線形増幅器であり得る。いくつかの実施形態では、高非線形増幅器が、使用され得る。第１および第２の電力増幅器１８、２０は、同一の増幅器設計または異なる増幅器設計を使用し得る。同様に、第１および第２の電力増幅器１８、２０は、同一の増幅器アーキテクチャまたは異なる増幅器アーキテクチャを使用し得る。第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４は、それぞれ、ＲＦ伝送機内の電力増幅器に印加される供給電圧レベルを制御可能に変動させることが可能である回路、コンポーネント、またはシステムの任意の種類を含み得る。これらのユニットは、例えば、事前設定された電圧電位の間で切り替えが可能である可変電力供給装置、個別の電力供給装置、バッテリ、マルチレベル電力変換器、および／または切り替え回路を含み得る。
【００４１】
第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６は、時変振幅および時変位相を表すデジタル入力情報を対応する振幅および位相特徴を有するアナログＲＦ出力信号に変換することが可能である回路またはコンポーネントの任意の種類を含み得る。電力結合器２６は、複数のＲＦ信号を組み合わせることが可能であるデバイスまたは構造の任意の種類を含み得る。これは、例えば、ハイブリッド結合器、トランス結合器、ウィルキンソン結合器、およびまたは他のものを含み得る。電力結合器２６は、分離結合器（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）または非分離結合器（ｎｏｎ−ｉｓｏｌａｔｉｎｇ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）であり得る。
【００４２】
上記に説明されるように、コントローラ１２は、ワイヤレスチャネルに伝送される必要がある伝送データを受信または別様に取得し得る。伝送データは、任意の形式（例えば、２進ビットストリーム、ＩおよびＱデータ等）であり得る。コントローラ１２は、次いで、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６ならびに第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４のための信号を提供するために、このデータならびに他の可能な要因を使用し得る。いくつかの実装では、目標は、伝送データの正確な表現を含むＲＦ伝送信号を生成することであり得る。いくつかの異なる変調コーディングスキーム（ＭＣＳ）のいずれかが、ＲＦ伝送信号内部で伝送データを表すために使用され得る。ＭＣＳは、例えば、二位相変調方式（ＢＰＳＫ）、直交位相変調方式（ＱＰＳＫ）、直交振幅変調（例えば、ＱＡＭ、１６  ＱＡＭ、６４  ＱＡＭ、１２８  ＱＡＭ等）、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、および／または他のものを含み得る。これらのＭＣＳのいくつかは、平均電力に対する比較的高いピーク比を有する。周知のように、平均電力に対する高いピーク比を有するＭＣＳは、典型的には、伝送データの正確な表現を提供するために高線形電力増幅を要求する。本明細書に説明される種々の実施形態では、平均電力に対する高いピーク比を有するＭＣＳを支持するために十分である線形性を伴う効率的な電力増幅を提供することが可能である伝送システムおよび技術が、説明される。
【００４３】
図１に示されるように、コントローラ１２は、伝送データを取得した後に、入力情報を第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に提供するためにデータを使用し得る。１つの可能なアプローチでは、コントローラ１２は、別々のＩおよびＱデータを第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６の各々に提供し得る。すなわち、コントローラ１２は、第１のデジタル／ＲＦ変調器１４のためのＩ１、Ｑ１と、第２のデジタル／ＲＦ変調器１６のためのＩ２、Ｑ２とを生成し得る。第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６は、次いで、それらの出力において対応するＲＦ信号を生成するために、Ｉ、Ｑ情報を使用し、ＲＦキャリア波を変調し得る。周知のように、ＩおよびＱデータは、概して、振幅および位相を表す。したがって、Ｉ１およびＱ１は、例えば、対応する振幅Ａ１および位相θ１を有し得る。したがって、Ｉ１およびＱ１に応答して、第１のデジタル／ＲＦ変調器１４によるＲＦ信号出力は、振幅Ａ１および位相θ１を有するＲＦ信号であり得る。いくつかの実装では、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に提供される入力情報は、ＩおよびＱ以外の形式であり得る。例えば、１つの可能なアプローチでは、振幅（Ａ１、Ａ２）および位相（θ１、θ２）情報は、コントローラ１２によって、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に送達され得る。上記に説明されるように、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に印加される入力情報は、いくつかの実施形態では、サンプル毎ベースで変更し得る。
【００４４】
いくつかの実装では、第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４は、各々、コントローラ１２からの制御信号に応答して、複数の既定の電圧のうちの１つを対応する電力増幅器１８、２０に提供することが可能であり得る。したがって、制御信号ＶＣＯＮＴ１が、電力増幅器１８のための電圧値を選択し得、制御信号ＶＣＯＮＴ２が、電力増幅器２０のための電圧値を選択し得る。第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に印加される入力情報と同様に、第１および第２の電力増幅器１８、２０に印加される供給電圧値は、いくつかの実施形態では、サンプル毎ベースで、変化し得る。
【００４５】
上記に加えて、いくつかの実施形態では、コントローラ１２は、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６に送達される振幅情報（例えば、Ｉ１およびＱ１に関連付けられた振幅値等）を使用し、ＲＦ伝送機１０によって出力される電力レベル（例えば、伝送電力レベル）を制御／調節し得る。例えば、コントローラ１２は、より低い伝送電力レベルが所望されるとき、デジタル／ＲＦ変調器１４、１６のうちの一方または両方のために減少された振幅値を使用し得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、コントローラ１２は、伝送データに基づいて、リアルタイムで、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６のための入力情報と、第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４のための制御情報とを決定し得る。いくつかの他の実施形態では、随意のルックアップテーブル（ＬＵＴ）３６が、要求された情報を提供するために使用され得る。コントローラ１２は、ＬＵＴ３６から、伝送信号において伝送データを正確に表すように設計された第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器１４、１６ならびに第１および第２の電圧制御ユニット２２、２４のための値を読み出し得る。
【００４７】
いくつかの実施形態では、電力結合器２６は、分離ポート（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｐｏｒｔ）を有する分離結合器であり得る。周知のように、分離結合器は、時として、例えば、結合器に結合される回路内での不整合、不均衡、および／または反射に起因して、分離ポートでエネルギーを出力するであろう。典型的には、抵抗終端が、ポートにインピーダンス整合を提供するために、かつポートから出力される任意のエネルギーを消散させるために、分離結合器の分離ポートに結合されるであろう。いくつかの実施形態では、エネルギー回収モジュール３０が、そうでなければ消散されているであろうエネルギーの一部または全てを回収する際の使用のために、従来の抵抗終端ではなく、分離結合器の分離ポートに結合され得る。エネルギー回収モジュール３０は、回収されたエネルギーを有用な形式へ変換するための回路を含み得る。例えば、回収されたエネルギーは、バッテリを充電するために使用されることができる形式に変換され得る。代替として、回収されたエネルギーは、ＲＦ伝送機１０内部で他の回路に電圧を加えるために使用され得る形式に変換され得る。
【００４８】
図１に例証される実施形態では、別々の電圧制御ユニット２２、２４は、第１および第２の電力増幅器１８、２０のために提供される。いくつかの実装では、複数の電圧制御ユニットの機能は、単一の電圧制御構造を使用して実装され得る。図２は、ある実施形態による、例示的無線周波数（ＲＦ）伝送機４０を例証するブロック図である。図２に示されるように、単一の電圧制御ユニット３４が、電力増幅器１８、２０の両方のための可変電圧を提供するために使用され得る。
【００４９】
いくつかの実施形態では、電力増幅器（ＰＡ）の組にドレインバイアス電圧を提供するために、電圧レベルの個別の組の中からの動的選択を組み込む電力増幅システムが、提供される。１つ以上のドレインバイアス電圧を設定することにおける複数の個別の電圧レベルの中からの選択は、いくつかのシステムアーキテクチャに共通している。これは、入力電圧の個別の組の中から選択し、次いで、連続変動ドレイン電圧を提供するための追加の調整を提供するシステム（例えば、Ｖａｓｉｃ、他による「Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ＲＦ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」、２００９  ＩＥＥＥ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ｐｐ．１２３３−１２３８、２００９年２月、およびＷｉｌｓｏｎによる「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ」と題された米国特許第７，４８２，８６９号参照）と、「ｃｌａｓｓ  Ｇ」増幅器（例えば、Ｆ．Ｈ．Ｒａａｂによる「Ａｖｅｒａｇｅ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  Ｃｌａｓｓ−Ｇ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｎｓｕｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．ＣＥ−３２、ｎｏ．２、ｐｐ．１４５−１５０、１９８６年５月、およびＷａｌｌｉｎｇ、他による「Ａ  Ｃｌａｓｓ−Ｇ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ａｎｄ  Ｃｌａｓｓ−Ｅ  ＰＡ  ｉｎ  １３０ｎｍ  ＣＭＯＳ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．９、ｐｐ．２３３９−２３４７、２００９年９月参照）と、マルチレベルＬＩＮＣ（ＭＬＩＮＣ）電力増幅器（例えば、Ｃｈｅｎ、他による「Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  ＬＩＮＣ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ」と題された米国公開出願特許第２００８／００１９４５９号、およびＨｕｒ、他による「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｌｅｖｅｌ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ  Ｈｉｇｈ−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ＬＩＮＣ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｕｓｉｎｇ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ」と題された米国公開出願特許第２０１０／００７３０８４号参照）と、非対称マルチレベルアウトフェイズ（ＡＭＯ）電力増幅器（例えば、Ｄａｗｓｏｎ、他による「Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｏｕｔｐｈａｓｉｎｇ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  ＲＦ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」と題された米国第８，０２６，７６３号および第８，１６４，３８４号、ならびにＧｏｄｏｙ、他による「Ａ  ２．４−ＧＨｚ、２７−ｄＢｍ  Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｏｕｔｐｈａｓｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｉｎ  ６５−ｎｍ  ＣＭＯＳ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、２０１２年参照）とを含む、個別のドレインレベルを直接活用するシステムとを含む。本願では、電圧レベル（または「レベル選択」）の個別の組の中からの動的選択は、主として、単一またはマルチ増幅器、すなわち、マルチレベル電力増幅器アーキテクチャ（例えば、図１のＲＦ伝送機１０内で使用される電力増幅器アーキテクチャ等）に関連して���議論される。しかしながら、上記に列挙されるこれらを含む、本明細書に議論されるレベル選択技術はまた、個別の電圧レベルを利用する他のアーキテクチャでも性能を改善するために使用されることができる。
【００５０】
レベル選択は、瞬間出力エンベロープ値に基づいて、またはＲＦ出力を合成するデジタルデータを処理するときに、合成される個々のデジタルサンプルに応じて、行われることができる。１つの可能なアプローチでは、最高瞬間「ドレイン」効率を提供するために要求される瞬間ＲＦ出力を合成することに適合した最低の個別の電圧レベルまたは複数のレベルが、使用され得る。少なくとも１つの実施形態では、個別の電圧レベルは、単一のサンプルまたは「瞬間」値ではなく、伝送されるデータの「ウィンドウ」に基づいて選択され得る。この方法では、特定のデータストリームを合成するために使用されるレベル移行の数は、減少させられることができる。多くの場合、この技術は、特定のサンプルを合成するために絶対的に必要であるものよりも高い電圧レベルが使用される結果をもたらし得る（したがって、電力増幅器「ドレイン」効率を減少させる）。しかしながら、全体の効率は、レベル間での移行のエネルギーコストを軽減することによって、改善される（または少なくともその劣化を減少させる）ことができる。さらに、線形性（例えば、隣接チャネル漏出比（ＡＣＬＲ）または隣接チャネル電力比（ＡＣＰＲ）によって測定されるような）、変調精度（ＥＶＭ）、および他の波形品質メトリクスが、要求されるレベル移行の数を減少させることによって改善されることができる。これは、１つ以上のＰＡ上のレベルを移行させることによってもたらされるシステム擾乱が、典型的には、出力軌道（これは、デジタル予歪または他の技術の使用によって補償されることができるが）の観点からコストがかかるであろう。
【００５１】
いくつかの実施形態では、瞬間状態のみに依拠するのではなく、１つ以上の延長された期間に基づいて、印加する個別の電圧レベルに関して、決定が行われ得る。１つのアプローチでは、例えば、選択されるレベルを変更するかどうかに関する決定は、サンプルのウィンドウＮＷの長さにわたって考慮する（例えば、検討中の現在のサンプルから後のものへ、過去の前のサンプルから現在のサンプルを通り、後のものへの１つ以上のサンプルに対して等）。図１０は、そのようなサンプルウィンドウ２２０を例証する図である。これらのサンプルは、Ｉ、Ｑデータ値として、所望の出力の振幅／位相として、合成されるベクトル値として等のように表され得るか、あるいは所望の出力電力または電圧振幅を単に表し得る。現在のサンプル２２２に対して、本システムは、より低いレベルまたはレベルの組が、ＮＷ個のサンプルのウィンドウ２２０全体にわたって十分な出力電力を提供することができる場合のみ、そのより低いレベルまたはレベルの組に移行し得る（すなわち、より低い最大電力を提供する）。より多くの電力送達が、前のサンプル２２４で使用されるレベル／レベルの組によって提供されることができるものより現在のサンプル２２２のために必要である場合、十分な電力を提供することが可能であるレベル／レベルの組に移行が行なわれる。そうでなければ、そのレベル／レベルの組は、前のサンプル２２４から現在のサンプル２２２まで不変のままである。
【００５２】
上記に説明される技術を使用することは、「下方」レベル移行が、「上方」移行が近いうちに再度必要ではない場合のみ発生することを確実にすることによって、移行の数を減少させる。同時に、「上方」移行は、常に、それが所与のサンプルの間に要求される出力電力を支持するために必要がある場合、使用され得る。移行の数のさらなる減少を提供する多くの変形例が、可能であることが認識されるであろう。例えば、１つの代替アプローチでは、別の移行がサンプルの少なくとも最小限の数（すなわち、サンプルのウィンドウの範囲内）に対して必要とされないことが確実である限り、「上方」または「下方」移行のいずれかを行う決定が行われ得る。別の代替アプローチでは、「上方」移行が、ある数未満のサンプルに対して出力を支持するために必要とされる場合、その移行は、排除され得、電力増幅器は、所望の出力に可能な限り近い出力を提供するように駆動され得る（対象のサンプルの間、または、複数のサンプルにわたってある方法で平均化される）。これは、ある程度の波形の品質劣化を犠牲にして移行を減少させ得る。上記に説明される技術のいずれかが使用される場合、個々の電力増幅器のための入力駆動は、所望の合計出力を提供するために、選択されるドレイン電圧レベルに対して適宜調節され得る。いくつかの実施形態では、コントローラは、より高い電圧レベルの必要が、持続時間において、データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために要求されるより低い、電力増幅器のための電圧値を選択することが可能であるようにプログラムまたは構成され得る。他の実施形態では、コントローラは、より低い電圧レベルが十分である持続時間が、データサンプルのウィンドウの持続時間と比較して短い場合、所望の瞬間出力電力レベルを生成するために十分である最小電圧よりも高い、電力増幅器のための電圧値を選択することが可能であるようにプログラムまたは構成され得る。
【００５３】
いくつかの実装では、上記に説明される技術は、例えば、ピーク／平均電力比（ＰＡＰＲ）低減技術、レベル選択の決定を行うために使用される閾値においてヒステリシスを使用する技術、レベル選択プロセスの前および／または後にデータをフィルタ処理する技術、および／または他のものを含む他の技術と組み合わされ得る。いくつかの実装では、上記に説明される技術とともに使用されるウィンドウ長は、性能基準に基づいて、動的および／または適応的に選択され得る。１つのアプローチでは、例えば、ウィンドウ長は、効率性と出力品質メトリクスとの組み合わせを最大限にするために選択され得る。
【００５４】
本明細書に説明される増幅器アーキテクチャの動作および利点のより良い理解を提供するために、２つの異なるＤＣ供給電圧を有する単一の電力増幅器（ＰＡ）の性能が、ここで、説明されるであろう。この電力増幅器は、任意の数のＰＡクラス（例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級、Ｆ級、逆Ｆ級等）を表し得、一緒に動作させられる複数のより小型のＰＡ（例えば、ドハティ増幅器、アウトフェイズ増幅器等）から出力の集合を備えている複合増幅器も表し得る。図１２は、２つの異なるＤＣ電力供給レベル（すなわち、より低いＤＣ供給であるレベル１、およびより高いＤＣ供給であるレベル２）における正規化されたＲＦ駆動電力の関数として、電力増幅器の効率性および（正規化された）出力電力を示すプロットである。レベル２ＤＣ供給に関して、あるＲＦ入力電力（正規化０．１）では、出力電力が最大飽和出力電力（正規化１）に到達することが分かる。出力電力は、ＲＦ入力電力を減少させることによって、この飽和最大値を下回る任意の値に減少されることができる（すなわち、出力電力を「バックオフ」）。ＲＦ入力および出力電力の低いレベルに関して、ＲＦ入力電力とＲＦ出力電力との間に、略線形（比例）関係がある。しかしながら、この領域における効率は、比較的低い（例えば、正規化０．２５未満でＲＦ出力電力に関して４０％未満）。最高効率は、出力電力が飽和するレベルで、または若干それを下回る出力電力の領域で見出される（例えば、正規化０．８３より上で出力電力に関して７０％を上回る効率）。しかしながら、電力増幅器を飽和させるレベルを超えてＲＦ入力電力を増加させることは、実際には、効率性を減少させる。これは、合計入力電力（ＤＣプラスＲＦ）が増加するが、出力電力が増加しない（かつ、いくつかの場合、ＲＦ入力電力のさらなる増加に伴い減少し得る）ため、発生する。
【００５５】
ここで、より低電圧ＤＣ供給（レベル１）に対する電力および効率が、考慮される。この場合、最大飽和出力電力は、より高い電圧（レベル２）ＤＣ供給に対するものよりもはるかに低い（例えば、わずか正規化０．２５の最大出力電力に到達する）。出力電力は、再度、ＲＦ入力電力を調節することによって（例えば、電力増幅器を飽和するものを下回る値に正規化された入力電力を減少させることによって出力電力をバックオフする）、ゼロとこのより低い最大値との間で調節されることができるが、より高い出力電力（正規化０．２５を上回る）は、この供給レベルでは取得可能ではない。このより低い供給レベルで到達されることができる出力電力の値に関して、より高い効率は、電力増幅器がその飽和値の近くで動作させられるため、より高いＤＣ供給レベル２に関するよりも低いＤＣ供給レベル１を使用して達成されることに留意されたい。したがって、出力電力の低い値に関して、概して、所望の出力電力が達成可能であり、電力増幅器の線形性および制御可能性の所望のレベルが達成可能である限り、より低い供給電圧値を使用することが望ましい。
【００５６】
所与のＤＣ電圧供給レベルを伴う効率性における変動は、所望のＲＦ出力電力レベルに応じて、異なるレベルの間で電力増幅器ＤＣ供給を切り替える「Ｃｌａｓｓ  Ｇ」等の電力増幅器システムのための誘因である。電力増幅器が可能な限り高効率で動作する一方、所望のＲＦ出力電力を提供することが可能であるように、複数のＤＣ供給値から選択することは、単一の供給レベルを用いて達成されるものより効率性の有意な改善を生じさせることができる。
【００５７】
図１３は、２つの異なる供給レベルのための出力ＲＦ振幅（すなわち、位相ベクトルの長さ、またはＲＦ電圧振幅）の観点から、達成可能ＲＦ出力を例証する２つのＩＱプロットを含む。所与の供給レベルに関して、その供給レベルに対する最大値として規定され得るＲＦ出力振幅（ＲＦ出力電力の２乗根に比例する）がある。図１２に例証されるように、この最大振幅は、その供給レベルに対する絶対最大飽和出力電力（完全な圧縮の下）に対応するものであり得るか、またはこれを若干下回るレベルであり得る。駆動信号の予歪を簡略化するため（線形化のため）、絶対最大電力の部分毎の変動を考慮するため、効率性対出力特性上の望ましい場所に規定の最大レベルを配置するため、または他の理由のために、最大振幅および電力を完全な飽和のものより若干わずかに低く制限し得る。図１３に例証されるように、より高い供給レベルに関して、円標識Ｌ２の半径以下の振幅を有する任意のＲＦ出力電圧ベクトルが、合成されることができる。より低い供給レベルに関して、円標識Ｌ１の半径以下の振幅を有する任意のＲＦ出力電圧ベクトルを合成することができる。
【００５８】
複数の供給電圧の利用可能性を活用し、増加された効率性を達成するために、２つの供給レベルの間で、動的に切り替え得る。これを行うための１つの方法は、より高い供給レベルが、所望の出力振幅がＬ１とＬ２との間であるときはいつでも利用され、かつより低い供給レベルが、所望の出力振幅がＬ１またはそれを下回るときはいつでも利用されるように、任意の所与のときに合成されるＲＦ出力ベクトルの振幅に基づいて、供給レベルを切り替えることである。このアプローチを使用して、図１４に示される効率性対正規化された出力電力特性がもたらされる。
【００５９】
少なくとも１つの実施形態では、合成されるべき信号は、より長い間隔（例えば、複数の後のデジタルサンプルを含むウィンドウ）にわたって考慮され、レベル切り替えは、データの移動ウィンドウに基づいて管理される。例えば、これは、所望の瞬間出力振幅が、常に合成されるが、所望の出力信号振幅が、最小持続時間の間、Ｌ１以下のレベルのままである場合のみ、より低い供給レベルに下方切り替えを行なうことを確実にする方法で行われ得る。振幅または時間ヒステリシスまたは他の制約も同様に、レベル切り替え決定に組み入れられることができる。例えば、切り替え移行が行われると、他の移行が、規定の間隔の間、行われないであろうことを要求し得る。さらに、これは、２つの電力供給レベルに対して例証されるが、本アプローチは、任意の数の供給レベルに容易に拡張され得る。使用されるウィンドウの長さは、事前に選択され得るか、または出力電力レベル（短または長期間）、チャネル特徴、データバンド幅、信号統計、および伝送データ等を含むさまざまな要因のうちの１つ以上に基づいて、動的に選択され得る。同様に、ある時間でのサンプルのブロックのコンテンツに基づいて、電力供給レベルを選択し得、ブロック長は、固定されるか、または動的に選択される。
【００６０】
上記の議論での重要な考慮点は、その瞬間効率性が、合成されるベクトルの長さが最大達成可能振幅半径に近接する動作点に対してより高いことである。この観点から、所望の出力が合成されることができる最低の供給から動作することが望ましい。しかしながら、（例えば、キャパシタ充電損失および供給を設定するトランジスタの切り替え損失による）レベル間での切り替えに対するエネルギーコストが存在するので、レベル間を行ったり来たり切り替えるエネルギーコストが、その持続時間にわたってより低い供給レベルを使用することによって節約されるものよりも大きい場合、短い持続時間にわたって出力を合成するために、必要な供給量より高いレベルを使用することが、全体のシステム効率性に有益であり得る。さらに、また、レベル移行が行われる毎の電力増幅器の一時的擾乱により出力に導入される雑音および線形性の損失の観点から、レベル間の切り替えに関連付けられる線形性に対するコストも存在する。全体的効率性ペナルティがある場合でも、線形性を改善するために、それが供給移行の必要性の数を減少させるならば、短い持続時間にわたって特定の出力を合成する必要性よりもより高い供給レベルからを動作することを選び得る。また、レベル間の切り替えの損失および雑音導入ペナルティにより、所望の瞬間電力が合成されない（可能性として、信号のピークを一時的にクリッピングする）場合でも、短い持続時間の間、電力供給レベルを一時的にステップアップしないことを選び得る。したがって、効率性と線形性との両方に及ぼすレベル移行の影響は、どのレベルを特定の間隔で使用すべきかを選択する際の要因として考慮され得る。
【００６１】
さらなる利点が、いくつかの実施形態では、複数の電力増幅器（例えば、図１のシステム１０参照）からの電力を組み合わせることによって獲得され得る。１つの複数の電力増幅器実施形態では、例えば、それぞれ、２つの異なる（非ゼロ）供給電圧から供給されることができる２つの電力増幅器と、分離方式（ｉｓｏｌａｔｉｎｇ  ｆａｓｈｉｏｎ）において増幅器の出力信号を組み合わせる分離電力結合器とが存在し得る。電力結合器の出力ポートにおける電圧ベクトルは、２つの個々の電力増幅器の出力電圧ベクトルの加重和である。同様に、２ウェイ分離結合器が、結合器分離ポートにおいて、２つの個々の電力増幅器の加重差である分離電圧ベクトル（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｖｅｃｔｏｒ）を生成し得る。電力増幅器によって結合器に送達される合計エネルギーは、理想的には、出力ポート（例えば、伝送される）または分離ポート（例えば、分離抵抗器（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｒｅｇｉｓｔｏｒ）において消散される、エネルギー回収システムを介して回収される、または第２の伝送経路を介して伝送され得る）のいずれか一方に送達される。例えば、個々のＰＡの出力フェーザベクトルがＶ１、Ｖ２である場合、電力結合器の出力ポートは、総和ベクトルをもたらし得る。
Σ＝Ｖｏｕｔ＝Ｖ１＋Ｖ２
結合器の分離ポートは、差分ベクトル差をもたらし得る。
Δ＝Ｖｉｓｏ＝Ｖ１−Ｖ２
当技術分野で周知のように、分離結合器に対して、上記に説明されるように、結合器入力における入力インピーダンス、ならびに出力および分離ポートにおける負荷のインピーダンスは、エネルギーが保存されるようにスケーリングされる。
【００６２】
分離ポートに送達されるエネルギーは、通常、失われるため、通常、分離ポートにおける電圧ベクトルの振幅を最小限にしながら、所望の出力電圧ベクトルを合成することが望ましい。したがって、分離ポートに小さい（好ましくは、最小限の）電力を加えながら、所望の出力を送達するように、２つの電力増幅器の電力供給レベル、振幅、および位相を選択し得る。代替として、分離ポートに提供される信号が、消散されるのではなく伝送される場合、送達エネルギーの最大の全体効率を２つのポートに提供しながら、所望の信号が出力ポートと分離ポートとの両方で合成されるように、供給電圧およびＰＡ入力振幅を制御することが望ましくあり得る。
【００６３】
図１５は、各電力増幅器が２つの供給レベルのうちの１つから供給される２つの増幅器システムのための達成可能出力信号範囲を例証するＩＱプロットである。これは、出力ＲＦ振幅（フェーザ長またはＲＦ電圧振幅）の観点から、ＩＱ図上の領域として例証される。例証されるように、各電力増幅器は、その増幅器のために選択される電力供給レベルに依存する最大振幅を用いてＲＦ出力を生成することができる。両方のＰＡが、より高い電圧Ｌ２を使用して供給される場合、円標識Ｌ２／Ｌ２の内側の任意の場所のＲＦ出力ベクトルは、２つの個々のＰＡベクトルが同相であり、その供給レベルに対するその規定の最大振幅にあるとき達成されるこの最大値を用いて、合成されることができる。一方のＰＡが、より高い電圧レベルで供給され、他方が、より低い電圧レベルで供給される場合、円標識Ｌ２／Ｌ１の内側の任意の場所のＲＦ出力ベクトルは、２つの個々のＰＡベクトルが同相であり、その供給レベルのためのその規定の最大振幅のそれぞれにあるとき達成されるこの最大値を用いて、合成されることができる。この最大振幅では、非ゼロ出力は、ＰＡ出力間に非ゼロ差が存在するため、結合器の分離ポートに送達される。両方のＰＡがより低電圧レベルで供給される場合、円標識Ｌ１／Ｌ１の内側の任意の場所のＲＦ出力ベクトルが、合成されることができる。最後に、より低電圧レベルで供給される、一方のＰＡのみが、結合器を駆動する場合（例えば、ゼロに設定される第２のＰＡの駆動振幅および／またはゼロに設定される第２のＰＡのための電力供給を用いて）、円標識Ｌ１／−の内側の任意の場所のベクトルが、合成されることができる。再度、結合器が分離している場合、分離ポートに送達される非ゼロ出力が存在する。結合器を駆動するより高い供給電圧レベルで供給される一方のＰＡのみを伴う追加の円もまた、典型的には、存在するであろう。しかしながら、この円内部での動作が、通常、他のオプションよりも効率的ではないであろう。上記に説明される技術は、３つ以上のＰＡを有するシステム、３以上の非ゼロ供給レベルを有するシステム、電力結合器の他の種類を使用するシステム、および／または上記の組み合わせ内での使用のために拡張され得る。
【００６４】
図１６は、２つの電力増幅器および２つの電力供給レベルを含む非対称マルチレベルアウトフェイズ（ＡＭＯ）に基づく増幅システムの動作を例証するＩＱプロットである。電力増幅器の各々は、各ＰＡの効率が高くなり得るように、規定の最大出力振幅（各増幅器によって使用される電力供給電圧に対して）で動作させられ得る。出力電力を変調するために、２つのＰＡは、総和ベクトルが所望の振幅および位相を有するように、アウトフェーズ（または位相シフト）され得る。分離結合器を用いると、分離ポートに送信される差分ベクトルに関連付けられるある程度の消散が存在し得る。所望の出力振幅に応じて電力供給レベルを変更することによって、差分ベクトルが小さい振幅を保ち、高効率を維持することができる。
【００６５】
少なくとも１つの実施形態では、複数の電力増幅器は、それらが同相であるが、所望の出力に応じて異なり得る振幅を用いて（および異なる供給レベルの間で選択して）個々の出力ベクトルを合成するように、制御され得る。すなわち、２つのＰＡのための所与の供給レベル選択に対して、その達成可能最大値で２つのＰＡを動作させることによって到達される達成可能出力振幅最大値が存在する。その達成可能最大値を下回って一方または両方のＰＡバックオフすることによって、これより下に出力を減少させることができる。ＰＡをバックオフすることは、ＰＡ効率を減少させるが、ＰＡを同相に保つことによって、分離ポートにおける振幅を小さく保ち、向上された効率性を提供することができる。より一般的には、結合器の種類に応じて、２つのＰＡ出力が規定の固定位相関係を有するように保つことは、低分離ポート損失および向上された効率性を提供する。１つのアプローチでは、所望の出力が達成されることを可能にするであろう最低供給レベル組が、利用され得、次いで、一方または両方のＰＡの駆動は、次のより低い供給レベル組を用いて達成可能なものを上回る出力振幅に対して、電力を減少させるためにバックオフされるであろう。これは、分離ポートにおける出力を最小限にしながら、その達成可能最大値で、またはそれに近い値で、ＰＡが動作させられるように保つ。図１７は、このアプローチを例証するＩＱプロットである。図１８は、ある実施形態による、電力増幅器駆動レベルおよび供給レベルが、どのように出力電力範囲にわたって、出力電力を制御するように調節され得るかの一連のプロットを例証する。示されるように、効率のピークが、電力の関数として慎重な供給レベル選択を通して獲得され得、広い出力電力範囲にわたって、良好な効率が維持され得る。
【００６６】
いくつかの実施形態では、図１５に例証されるように、バックオフとアウトフェイズ技術との両方が、供給電圧の所与の組を用いて、達成可能最大値を下回るように出力振幅を減少させるために、電力増幅システムにおいて結合され得る。この場合、各供給レベル組および出力振幅に対して、バックオフおよびアウトフェイズの組み合わせが、効率性と線形性との間の望ましいトレードオフを提供するために選択されることができる。さらに、非常に低い電力において、電力増幅器の一方は、完全に電源が切られ得、他方の増幅器は、単独でバックオフの下で動作させられ得る。また、個々の電力増幅器のアウトフェイズおよびバックオフの組み合わせは、さらなる制御特徴を提供するために使用されることができることを認識されたい。例えば、差分ベクトルが、消散されるために分離ポートに送達される代わりに、「分離ポート」は、ＲＦ伝送のための第２の出力に接続されることができる（すなわち、マルチ出力システムに対して）。２つの増幅器のバックオフとアウトフェイズとの両方を制御することによって、所望の出力が、高効率を保存しながら、出力ポート（第１の出力）および分離ポート（第２の出力）との両方で提供されることができる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、複数の異なる種類の電力増幅器または異なる特徴に対して最適化された電力増幅器が、電力増幅システム内部で使用され得る。システムのパラメータは、次いで、電力増幅器の２つの種類または特徴を最良に利用するように制御され得る。例えば、その達成可能最大値に近い値での動作のために、第１の電力増幅器（例えば、切り替えモードまたは飽和電力増幅器）を最適化し、ある範囲のバックオフの下での良好な効率を伴う動作のために第２の電力増幅器（例えば、ドハティ電力増幅器またはキレイクスアウトフェイズ電力増幅器を使用して）を最適化することが望ましくあり得る。この場合、第１の電力増幅器が、通常、その達成可能最大値で、またはそれに近い値で動作する一方、第２のものは、その最大値からバックオフすることによって、出力振幅を調整するようにシステムを制御し得る。異なる出力電力領域が、さらに、電力増幅器の供給レベルを適切に切り替えることによって網羅されることができ、供給レベルが同一ではない場合、第２の電力増幅器がより高い供給レベルで動作させられる。最低出力レベルでは、第１の電力増幅器は、電源が切られ、出力は、第２の電力増幅器のみを用いて制御され得る。
【００６８】
いくつかの実施形態では、上記に説明されるように、３つ以上の電力増幅器が、ＲＦ伝送機内で伝送信号を生成するために使用され得る。例えば、図３は、ある実施形態による、少なくとも４つの電力増幅器を含むＲＦ伝送機５０を例証するブロック図である。例証されるように、ＲＦ伝送機５０は、コントローラ５２と、第１、第２、第３、および第４のデジタル／ＲＦ変調器５４、５６、５８、６０と、第１、第２、第３、および第４の電力増幅器６２、６４、６６、６８と、電力結合器７０と、電圧制御ユニット７２とを含み得る。すでに述べたように、１つ以上のアンテナ３２が、結合器７０の出力に結合され得る。電圧制御ユニット７２は、コントローラ５２からの１つ以上の制御信号に基づいて、それぞれ、可変供給電圧Ｖ１（ｔ）、Ｖ２（ｔ）、Ｖ３（ｔ）、Ｖｎ（ｔ）を第１、第２、第３、および第４の電力増幅器６２、６４、６６、６８に提供し得る。第１、第２、第３、および第４のデジタル／ＲＦ変調器５４、５６、５８、６０は、それぞれ、コントローラ５２から受信される入力情報に基づいて、ＲＦ入力信号を第１、第２、第３、および第４の電力増幅器６２、６４、６６、６８に提供する。結合器７０は、アンテナ３２に送達のためのＲＦ伝送信号を生成するために、第１、第２、第３、および第４の電力増幅器６２、６４、６６、６８の出力信号を組み合わせる。
【００６９】
コントローラ５２は、種々の実施形態で上記に説明される制御技術のいずれかを使用し得る。いくつかの実装では、コントローラ５２は、伝送データが結合器７０のＲＦ出力信号の中で正確に表されることを確実にするために、電圧制御ユニット７２の電圧制御と、第１、第２、第３、および第４のデジタル／ＲＦ変調器５４、５６、５８、６０に送達される位相および振幅情報とを使用し得る。加えて、コントローラ５２は、結合器７０の出力電力レベル（例えば、伝送電力レベル等）を制御／調節するために、第１、第２、第３、および第４のデジタル／ＲＦ変調器５４、５６、５８、６０に送達される振幅情報を使用し得る。いくつかの実施形態では、この出力電力制御能力は、ＲＦ伝送機５０のための電力バックオフを提供するために使用され得る。前述の実施形態のように、エネルギー回収モジュール３０は、分離結合器アーキテクチャが使用されるとき、結合器７０の分離ポートでエネルギーを回収するように提供され得る。
【００７０】
少なくとも１つの実施形態では、単一のＲＦ電力増幅器を含むＲＦ伝送機が、提供され得る。図４は、ある実施形態による、単一の電力増幅器を含む例示的ＲＦ伝送機８０を例証するブロック図である。示されるように、ＲＦ伝送機８０は、コントローラ８２と、デジタル／ＲＦ変調器８４と、電力増幅器８６と、電圧制御ユニット８８とを含む。電力増幅器８６の出力は、遠隔ワイヤレスエンティティへのＲＦ伝送信号の伝送を促進するために、１つ以上のアンテナ３２に結合され得る。電圧制御ユニット８８は、コントローラ８２からの制御信号に基づいて、可変供給電圧Ｖ（ｔ）を電力増幅器８６に提供し得る。電圧制御ユニット８８は、複数の個別の電圧のうちの１つを電力増幅器８６に選択的に供給するように構成され、いくつかの実装では、移行成形フィルタを介して、その個別の電圧を電力増幅器に供給し得る。移行成形フィルタは、例えば、インダクタおよびキャパシタを含む、可逆的フィルタ要素を備え得、さらに、抵抗器および磁気ビーズ等の不可逆的要素を含み得る。移行成形フィルタは、個別のレベルの間で電圧移行の成形および／または帯域幅制限を提供する役割を果たし、そうでなければ発生する場合がある振動の減衰を提供し得る。移行成形フィルタは、低域フィルタ応答を提供するために選択され得る。電圧制御ユニット８８によって提供される個別の電圧供給レベルは、事前に決定され得るか、または要求される平均伝送電力レベルまたは他の要因に基づいて経時的に適合され得る。
【００７１】
デジタル／ＲＦ変調器８４は、コントローラ８２から受信される入力情報（例えば、Ｉ１、Ｑ１）に基づいて、ＲＦ入力信号を電力増幅器８６に提供し得る。コントローラ８２は、種々の実施形態で上記に説明される制御技術のいずれかを使用し得る。いくつかの実装では、コントローラ８２は、伝送データがＲＦ伝送機８０のＲＦ出力信号の中で正確に表されることを確実にするために、電圧制御ユニット８８の電圧制御と、デジタル／ＲＦ変調器８４に送達される振幅および位相情報とを使用し得る。コントローラ８２は、ＲＦ伝送機８０の出力電力レベル（例えば、伝送電力レベル）を制御／調節するためにデジタル／ＲＦ変調器８４に送達される振幅情報を使用し得る。すでに述べたように、いくつかの実装では、この出力電力制御能力は、ＲＦ伝送機８０のための電力バックオフを提供するために使用され得る。
【００７２】
図４Ａは、ある実施形態による、単一の電力増幅器を含む例示的ＲＦ伝送機８０Ａを例証するブロック図である。ＲＦ伝送機８０Ａは、図４に例証される伝送機８０の具体的実施形態である。示されるように、ＲＦ伝送機８０Ａは、コントローラ８２Ａと、デジタル／ＲＦ変調器８４Ａと、電力増幅器８６Ａと、電圧制御ユニット８８Ａとを含む。電力増幅器８６Ａの出力は、１つ以上のアンテナ３２Ａに結合され得る。電圧制御ユニット８０Ａは、供給選択ユニット２４１と、マルチレベル電力変換器２４２と、スイッチユニット２４４と、移行成形フィルタ２４６とを含む。マルチレベル電力変換器２４２は、複数の対応する電圧線上のいくつかの異なる電圧電位（すなわち、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を生成するために動作可能である。４つの異なる電圧レベルを用いて例証されるが、任意の数の異なるレベルが、異なる実施形態では、使用され得ることを認識されたい。スイッチユニット２４４は、１度に、電力増幅器８６Ａの電力供給入力に複数の電圧線のうちの１つを制御的に結合することが可能である。供給選択２４１は、コントローラ８２Ａからのスイッチ制御信号に応答して、異なる電圧線の間でスイッチユニット２４４を切り替えるために動作可能である。少なくとも１つの実施形態では、マルチレベル電力変換器２４２は、例えば、所望の平均出力電力におけるゆっくりとした変動に適応するために、経時的にゆっくりと電圧線の１つ以上の電圧値を適合させることが可能であり得る。移行成形フィルタ２４６は、電力増幅器供給電圧信号内部での電圧レベル間の移行を成形するために動作可能である。少なくとも１つの実装では、移行成形フィルタ２４６は、低域フィルタを含み得る。
【００７３】
上記に説明されるように、いくつかの実装では、電圧制御ユニットまたは電圧制御システムが、単一の入力電圧から複数の電圧を生成するために、マルチ出力（または「マルチレベル」）電力変換器を含み得る。１つのアプローチでは、マルチ出力電力変換器が、スイッチキャパシタ回路を使用して実装され得る。スイッチキャパシタ変換器が、単一の電圧から複数のレシオメトリック電圧を合成するための非常に高い電力密度を提供することができる。図４Ｂは、ある実装による、例示的スイッチキャパシタ変換回路３００を例証する概略図である。この複数出力変換器の単一の入力は、電源電圧またはバッテリ３０２から直接フィードされ得るか、または、例えば、バック変換器、ブースト変換器、および他の磁気ベース変換器を含む、複数の出力変換器（故に、複数の電圧）に、経時的に、入力電圧を適合させることができる別の電力変換器からフィードされ得る。いくつかの実施形態では、図４Ｃに例証されるように、電圧制御ユニットは、異なる個別の供給レベルの間で切り替え、この切り替えられた供給を電力増幅器に直接提供することによって動作することができる。
【００７４】
図４Ｄおよび４Ｅは、実施形態による、電力増幅器システムおよびＲＦ伝送機システムにおいて使用され得る２つの切り替えネットワークアーキテクチャ３１０、３１２を例証する概略図である。これらの２つのアーキテクチャ３１０、３１２の両方は、特に、ＣＭＯＳ内で実装される低電力システムにおける使用のために適切であるが、他のシステムにおいても使用され得る。いくつかの実装では、スイッチキャパシタ（ＳＣ）回路と切り替えネットワーク３１０、３１２との両方が、単一のＣＭＯＳダイ上で一緒に実現され得る。より高い電力システムに関して、一体型回路上のＳＣ回路および／または切り替えネットワークを切り替えるための制御回路を配置することが利点となり得る。図４Ｄおよび４Ｅの切り替えネットワークアーキテクチャ３１０、３１２は、いくつかの実施形態で使用され得る２つの実施例アーキテクチャを表すことを認識されたい。他の切り替えネットワークアーキテクチャが、他の実装では、使用され得る。
【００７５】
上記に説明されるように、いくつかの実施形態では、切り替えられる個別のレベルを有する供給電圧は、移行成形フィルタを通して電力増幅器に提供され得る。本質的に低域であり得るフィルタは、ＰＡ供給電圧の高周波数成分を制限し、レベル間での電圧移行のための成形を提供し、移行のための減衰を提供することができる。このフィルタはまた、ＰＡに対する電圧制御ユニットの相互接続に関連付けられる寄生要素を組み込むことができ、供給電圧の周波数内容がＰＡ駆動波形において適切に調節され得るものに合致させられるように設計されることができる。図４Ｆ−４Ｉは、種々の実施形態で使用され得るいくつかのレベル移行フィルタアーキテクチャを例証する概略図である。他のフィルタアーキテクチャが、代替として、使用され得る。
【００７６】
図５は、ある実施形態による、例示的ＲＦ伝送機１００を例証するブロック図である。ＲＦ伝送機１００は、図２のＲＦ伝送機４０の具体的実装である。例証されるように、ＲＦ伝送機１００は、コントローラ９０と、第１および第２のデジタル／ＲＦ変調器９２、９４と、第１および第２の電力増幅器９６、９８と、電圧制御ユニット１０２と、電力結合器１０４と、エネルギー回収モジュール１２０とを含む。例証される実装では、電圧制御ユニット１０２は、マルチレベル電力変換器１０６と、第１および第２のスイッチユニット１０８、１１０と、第１および第２の供給選択１１２、１１４と、第１および第２の移行成形フィルタ１１６、１１８とを含む。マルチレベル電力変換器１０６は、複数の対応する電圧線上のいくつかの異なる電圧電位（すなわち、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を生成するために動作可能である。４つの異なる電圧レベルを用いて例証されるが、任意の数の異なるレベルが、異なる実施形態では、使用され得ることを認識されたい。第１および第２のスイッチユニット１０８、１１０は、各々、１度に、対応する電力増幅器９６、９８の電力供給入力に複数の電圧線のうちの１つを制御的に結合することが可能である。第１および第２の供給選択１１２、１１４は、コントローラ９０から受信されるスイッチ制御信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）に応答して、異なる電圧線の間で第１および第２のスイッチユニット１０８、１１０を切り替えるために動作可能である。少なくとも１つの実施形態では、マルチレベル電力変換器１０６は、例えば、所望の平均出力電力において、ゆっくりとした変動に適応するために、経時的に、ゆっくりと複数の電圧線の電圧値を適合させることが可能であり得る。第１および第２の移行成形フィルタ１１６、１１８は、各電力増幅器供給電圧信号内部での電圧レベルの間の移行を成形するために動作可能である。少なくとも１つの実装では、移行成形フィルタ１１６、１１８のうちの一方または両方は、低域フィルタを含み得る。いくつかの実装では、移行成形フィルタ処理が、使用されない。
【００７７】
図５に示されるように、コントローラ９０は、デジタル／ＲＦ変調器９２、９４のそれぞれに時変振幅値および時変位相値を提供し得る。すなわち、コントローラ９０は、Ａ１（ｔ）、θ１（ｔ）を第１のデジタル／ＲＦ変調器９２に、かつＡ２（ｔ）、θ２（ｔ）を第２のデジタル／ＲＦ変調器９４に提供し得る。前述に説明されるように、いくつかの実装では、振幅および位相情報は、振幅および位相値ではなく、時変ＩおよびＱデータ（またはある他の形式）を使用して、規定され得る。
【００７８】
図６は、ある実施形態による、例示的電圧制御ユニット１２２を例証する概略図である。例証されるように、電圧制御ユニット１２２は、第１および第２のマルチレベル電力変換器１２３、１２４と、第１および第２のスイッチユニット１２６、１２８と、第１および第２の供給選択１３０、１３２とを含み得る。第１のマルチレベル電力変換器１２３、第１のスイッチユニット１２６、および第１の供給選択１３０は、ＲＦ伝送機の第１の電力増幅器の供給電圧を変動するために使用され得、第２のマルチレベル電力変換器１２４、第２のスイッチユニット１２８、および第２の供給選択１３２は、ＲＦ伝送機の第２の電力増幅器の供給電圧を変動させるために使用され得る。第１および第２のスイッチユニット１２６、１２８ならびに第１および第２の供給選択１３０、１３２は、上記に説明される対応するユニットのように、実質的に、同一の方式で動作し得る。
【００７９】
図６に例証されるように、第１のマルチレベル電力変換器１２３は、第１の複数の電圧線１３４上の第１の複数の電圧レベル（すなわち、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を生成し得、第２のマルチレベル電力変換器１２４は、第２の複数の電圧線１３６上の第２の複数の電圧レベル（すなわち、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８）を生成し得る。いくつかの実施形態では、第１の複数の電圧線１３４上の電圧レベルは、第２の複数の電圧線１３６上の電圧レベルと同一であり得る。他の実施形態では、それらは、異なり得る。前述に説明されるように、いくつかの実施形態では、異なる電力増幅器設計が、ＲＦ伝送機内の複数の異なる電力増幅器のために使用され得る。これらの異なる電力増幅器設計は、最適な性能のために異なる個別の電圧レベルを要求し得る。図６に描写される実施形態では、電圧レベルの同一の数が、第１および第２の電力増幅器のために提供される。いくつかの他の実施形態では、電圧レベルの異なる数が、異なる電力増幅器のために使用され得る。
【００８０】
いくつかの実装では、第１および第２のマルチレベル電力変換器１２３、１２４は、それぞれ、経時的に、対応する出力電圧レベルを適合させることが可能であり得る。上記に説明されるように、これは、例えば、所望の平均出力電力レベルにおいて、ゆっくりとした変動に適応するように行われ得る。少なくとも１つの実装では、第１および第２のマルチレベル電力変換器１２３、１２４は、各々、そのような適合を行うとき、および／または新しい電圧レベルのために使用すべき値を示す、対応するコントローラ（図示せず）からの制御信号を受信するために、制御入力１３８、１４０を含み得る。
【００８１】
図７は、ある実施形態による、例示的電圧制御ユニット１６０を例証する概略図である。例証されるように、電圧制御ユニット１６０は、第１、第２、第３、および第４の電力供給１６２、１６４、１６８、１７０と、第１および第２のスイッチユニット１７０、１７２と、第１および第２の供給選択１７４、１７６とを含み得る。第１、第２、第３、および第４の電力供給１６２、１６４、１６８、１７０は、各々、対応する出力線上の固有の供給電位を生成するために動作可能であり得る。第１および第２のスイッチユニット１７０、１７２は、各々、１度に、対応する電力増幅器の電力供給入力に供給電位の１つを制御的に結合することが可能であり得る。第１および第２の供給選択１７４、１７６は、対応するコントローラから受信されるスイッチ制御信号Ｓ１（ｔ）、Ｓ２（ｔ）に応答して、異なる供給電位の間で第１および第２のスイッチユニット１７０、１７２を切り替えるために動作可能である。いくつかの実装では、第１、第２、第３、および第４の電力供給１６２、１６４、１６８、１７０は、各々、例えば、所望の平均出力電力レベルにおけるゆっくりとした変動に適応するために、経時的に、ゆっくりとその出力電圧値を適合させ得る。少なくとも１つの実施形態では、第１、第２、第３、および第４の電力供給１６２、１６４、１６８、１７０は、各々、バッテリを備えるか、またはマルチ出力スイッチキャパシタ変換器を使用して、単一の電源から合成される。４つの電力供給１６２、１６４、１６８、１７０を用いて例証されるが、異なる電力供給の任意の数は、特定の実装では、使用され得ることを認識されたい。
【００８２】
図８および９は、種々の実施形態による、ＲＦ伝送機を動作させるためのプロセスを例証するフロー図である。
【００８３】
長方形の要素（図８における要素１８２によって典型化される）は、本明細書に「処理ブロック」として示され、コンピュータソフトウェア命令または命令のグループを表し得る。図８および９のフロー図は、本明細書に説明される設計の例示的実施形態を表し、概して、概説されるプロセスに従う、そのような図における変形例は、本明細書に説明かつ請求される概念、システム、および技術の範囲内であると見なされることに留意されたい。
【００８４】
代替として、処理ブロックは、デジタル信号プロセッサ回路、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧ）、あるいは従来の電気的または電子システムもしくは回路等の機能的に同等の回路によって行われる動作を表し得る。いくつかの処理ブロックは、手動で行われ得る一方、他の処理ブロックは、回路および／または１つ以上のプロセッサによって行われ得る。フロー図は、任意の特定のプログラミング言語の構文を描写するものではない。むしろ、フロー図は、当業者が、対応する処理を行うために回路を製作するため、および／またはコンピュータソフトウェアまたはファームウェアを生成するために要求し得る機能的情報を例証する。ループおよび変数の初期化ならびに一時的変数の使用等の多くのルーチンプログラム要素が示されていないことに留意されたい。本明細書に別様に規定されない限り、説明される特定のシーケンスは、例証にすぎず、本明細書に説明および／または請求される概念の精神から逸脱せずに、変形されることができることが当業者によって認識されるであろう。したがって、別様に述べられない限り、以下に説明されるプロセスは、可能であれば、図８および９に示されるシーケンスが、任意の便宜な順序または望ましい順序で行われることができる、順序不同であることを意味する。
【００８５】
ここで図８を参照すると、少なくとも２つの電力増幅器を駆動する少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法１８０が、説明されるであろう。最初に、１つ以上の遠隔ワイヤレスエンティティへの伝送を意図する伝送データが取得され得る（ブロック１８２）。伝送データは、変調器の出力信号の振幅および位相を制御するために、少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を提供するために使用され得る（ブロック１８４）。少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器のために生成される入力情報は、異なる変調器によって異なり得る。少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器の出力信号は、次いで、ＲＦ伝送機の少なくとも２つの電力増幅器の対応する入力に送達され得る（ブロック１８６）。
【００８６】
伝送データはまた、少なくとも２つの電力増幅器の各々のための供給電圧を選択するために使用される（ブロック１８８）。少なくとも２つの電力増幅器の出力信号は、ＲＦ伝送機のための伝送機の出力信号を生成するために結合され得る（ブロック１９０）。本明細書に説明される制御技術のいずれかが、少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を生成するため、かつ少なくとも２つの電力増幅器のための供給電圧を選択するために使用され得る。伝送機の出力信号は、ワイヤレスチャネルへ伝送される１つ以上のアンテナに送達され得る（ブロック１９２）。少なくとも１つの実装では、各デジタル／ＲＦ変調器のために生成される入力情報は、振幅値と位相値との両方を表し得る。振幅値および位相値は、典型的には、時間に伴って変動するであろう（すなわち、それらがサンプル毎に変化し得る）。少なくとも１つの実装では、ＩおよびＱ値が、少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器の各々のために提供され得る。いくつかの他の実装では、時変振幅および位相値が、提供され得る。上記に説明されるように、異なる入力情報が、少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器の各々のために生成され得る。
【００８７】
少なくとも１つのアプローチでは、少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器のために提供される振幅および位相値、ならびに少なくとも２つの電力増幅器のために選択される供給電圧は、ＲＦ伝送機のＲＦ出力信号の中で伝送データの正確な表現をもたらす方法で選択され得る。少なくとも２つのデジタル／ＲＦ変調器のために生成される振幅値は、いくつかの実施形態では、ＲＦ伝送機の出力電力レベルを制御または調節するように選択され得る。１つのアプローチでは、振幅値は、ＲＦ伝送機内部での電力バックオフの所望のレベルを達成するために選択され得る。
【００８８】
図９は、単一のデジタル／ＲＦ変調器および単一の電力増幅器を有するＲＦ伝送機を動作させる方法２００を例証するフロー図である。最初に、１つ以上の遠隔ワイヤレスエンティティへの伝送を意図する伝送データが取得される（ブロック２０２）。伝送データは、デジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を生成するために使用され得、入力情報は、変調器の出力信号の振幅および位相を制御する（ブロック２０４）。変調器の出力信号の振幅は、ＲＦ伝送機のための所望の伝送電力レベルを達成するように制御され得る。デジタル／ＲＦ変調器の出力信号は、ＲＦ伝送機の電力増幅器の対応する入力に送達され得る（ブロック２０６）。
【００８９】
伝送データはまた、電力増幅器のための供給電圧を選択するために使用される（ブロック２０８）。本明細書に説明される制御技術のいずれかは、単一のデジタル／ＲＦ変調器のための入力情報を生成するため、かつ単一の電力増幅器のための供給電圧を選択するために使用され得る。電力増幅器の出力信号は、ワイヤレスチャネルへの伝送のために、１つ以上のアンテナに結合され得る（ブロック２１０）。少なくとも１つの実装では、デジタル／ＲＦ変調器に送達される入力情報は、振幅値と位相値との両方を表し得る。少なくとも１つのアプローチでは、デジタル／ＲＦ変調器のために生成される位相値、および電力増幅器のために選択される供給電圧は、ＲＦ伝送機の出力において伝送データの正確な表現を提供する方法で選択され得る。デジタル／ＲＦ変調器のために生成される振幅値は、ＲＦ伝送機の出力電力レベルを制御または調節するために選択され得る。１つのアプローチでは、この電力制御能力は、ＲＦ伝送機のための電力バックオフの所望のレベルを達成するために使用され得る。
【００９０】
図１１は、ある実施形態による、サンプルのウィンドウに基づいて、電力増幅システムの１つ以上の電力増幅器のための電圧レベルを選択するための方法２３０を例証するフロー図である。前述に説明されるように、図１０は、そのようなサンプルウィンドウ２２０を例証する図である。方法２３０は、例えば、図８および９の方法１８０、２００内で使用され得る（例えば、それぞれ、ブロック１８８およびブロック２０８）。図１１に示されるように、最初に、ＮＷ個の現在および後のサンプルが、前のサンプルよりも低い電圧レベルの組を使用することができ、かつ、出力電力要求をさらに満たすかどうかが決定され得る（ブロック２３２）。そのような場合（ブロック２３２−はい）、全てのＮＷ個の現在および後のサンプルを支持するための可能な限り低い（または、少なくとも前のサンプルよりも低い）新しい電圧レベルの組が、選択され得る（ブロック２３４）。ＮＷ個のサンプルが、前のサンプルより低い電圧レベルの組を使用できない場合、前のサンプルのために使用された電圧レベルの組が、現在のサンプルを支持するために十分であるかどうか決定され得る（ブロック２３６）。そうではない場合（ブロック２３６−いいえ）、現在のサンプルを支持するために可能な限り低い新しい電圧レベルの組が、選択され得る（ブロック２３８）。前のサンプルのために使用された電圧レベルの組が、現在のサンプルを支持するために十分である場合（ブロック２３６−はい）、前のサンプルのために使用された同一のレベル選択が、現在のサンプルのために使用され得る。このプロセスは、各新しいサンプルに対して繰り返され得る。
【００９１】
上記の説明では、種々の概念、回路、および技術は、ワイヤレス媒体を介して信号を伝送するために動作可能であるＲＦ伝送機の関連において議論されている。また、これらの概念、回路、および技術は、他の関連における用途を有することも認識されたい。例えば、いくつかの実装では、本明細書に説明される特徴は、有線通信における使用のための伝送機または駆動部の内部に実装され得る。いくつかの他の実装では、本明細書に説明される特徴は、信号を搬送するデータのためのより高い効率的かつ高線形電力増幅を要求するシステムの他の種類の内部に実装され得る。他の実装では、本明細書に説明される特徴は、音響用途のために、超音波用途のために、および、加熱、工業用処理、撮像、およびＲＦ電力送達のためのＲＦ電力増幅における線形電力増幅を要求するシステムに適用され得る。
【００９２】
本発明の例示的実施形態が説明されたが、ここで、その概念を組み込む他の実施形態もまた、使用され得ることが当業者に明白であろう。本明細書に含まれる実施形態は、開示される実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付の請求項の精神および範囲によってのみ限定されるべきである。本明細書に引用される全ての公報および参考文献は、参照することによってその全体として本明細書に明示的に組み込まれる。
【図１】
2019062580.tif 000003
【図２】
2019062580.tif 000004
【図３】
2019062580.tif 000005
【図４】
2019062580.tif 000006
【図４Ａ】
2019062580.tif 000007
【図４Ｂ】
2019062580.tif 000008
【図４Ｃ】
2019062580.tif 000009
【図４Ｄ】
2019062580.tif 000010
【図４Ｅ】
2019062580.tif 000011
【図４Ｆ】
2019062580.tif 000012
【図４Ｇ】
2019062580.tif 000013
【図４Ｈ】
2019062580.tif 000014
【図４Ｉ】
2019062580.tif 000015
【図５】
2019062580.tif 000016
【図６】
2019062580.tif 000017
【図７】
2019062580.tif 000018
【図８】
2019062580.tif 000019
【図９】
2019062580.tif 000020
【図１０】
2019062580.tif 000021
【図１１】
2019062580.tif 000022
【図１２】
2019062580.tif 000023
【図１３】
2019062580.tif 000024
【図１４】
2019062580.tif 000025
【図１５】
2019062580.tif 000026
【図１６】
2019062580.tif 000027
【図１７】
2019062580.tif 000028
【図１８】
2019062580.tif 000029
【外国語明細書】
2019062580000001.pdf