(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第１のＲＦ出力を生成するように構成された、第１のアップコンバータを有する第１の伝送路と、
前記出力電力が第２の電力範囲内である場合、前記ベースバンド信号を受信し、第２のＲＦ出力を生成するように構成された、第２のアップコンバータを有する第２の伝送路と、
を備え、ここで、前記第２のアップコンバータは、前記出力電力が選択されたしきい値レベル未満である場合、前記第１のアップコンバータよりも効率的に動作するように構成される、送信機。
【請求項２】
前記第２の伝送路は、前記出力電力が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１の伝送路よりも効率的に動作するように構成され、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
選択された出力電力レベルについてのより高い効率を取得するために、前記第１の伝送路および前記第２の伝送路のうちの１つを選択的に使用可能にするように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記第１の伝送路は、第１の駆動増幅器を備え、前記第２の伝送路は、第２の駆動増幅器を備え、前記第２のアップコンバータと前記第２の駆動増幅器は、それぞれ、前記第１のアップコンバータと前記第１の駆動増幅器よりも効率的に動作する、請求項１に記載の送信機。
【請求項５】
前記第２の駆動増幅器は、生成された電流を出力負荷に向かわせるように構成されたアイソレータを備える、請求項４に記載の送信機。
【請求項６】
前記第２の駆動増幅器は、出力ステージの相互コンダクタンスの合計の逆数によって決定される内部インピーダンス整合を提供するために２つの共通ドレイン相補出力ステージを備える、請求項５に記載の送信機。
【請求項７】
前記出力ステージを駆動するように構成された、誘導的に負荷をかけられた共通ソースの前駆動増幅器をさらに備える、請求項６に記載の送信機。
【請求項８】
前記第１の伝送路は、前記第１のアップコンバータに結合された第１の分周器を備え、前記第２の伝送路は、前記第２のアップコンバータに結合された第２の分周器を備え、前記第２の分周器は、前記第１の分周器よりも効率的に動作する、請求項４に記載の送信機。
【請求項９】
前記第１の伝送路は、第１のベースバンドフィルタを備え、前記第２の伝送路は、第２のベースバンドフィルタを備え、前記第２のベースバンドフィルタは、前記第１のベースバンドフィルタよりも効率的に動作する、請求項８に記載の送信機。
【請求項１０】
前記第１と第２のＲＦ出力のうちの１つを送信出力に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項１１】
前記ベースバンド信号を前記第１の伝送路に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項１２】
前記ベースバンド信号を前記第２の伝送路に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、請求項１に記載の送信機。
【請求項１３】
出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第１のＲＦ出力を生成するように構成された、第１のアップコンバータ手段を有する第１の伝送路手段と、
出力電力が第２の電力範囲内である場合、前記ベースバンド信号を受信し、第２のＲＦ出力を生成するように構成された、第２のアップコンバータ手段を有する第２の伝送路手段と
を備え、ここで、前記第２のアップコンバータ手段は、前記出力電力が選択されたしきい値レベル未満である場合、前記第１のアップコンバータ手段よりも効率的に動作するように構成される、送信機。
【請求項１４】
前記第２の伝送路手段は、前記出力電力が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１の伝送路手段よりも効率的に動作するように構成され、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、請求項１３に記載の送信機。
【請求項１５】
選択された出力電力レベルについてのより高い効率を取得するために、前記第１の伝送路および前記第２の伝送路のうちの１つを選択的に使用可能にするための手段をさらに備える、請求項１４に記載の送信機。
【請求項１６】
前記第１の伝送路手段は、第１の駆動増幅器手段を備え、前記第２の伝送路手段は、第２の駆動増幅器手段を備え、前記第２のアップコンバータ手段と前記第２の駆動増幅器手段は、それぞれ、前記第１のアップコンバータ手段と前記第１の駆動増幅器手段よりも効率的に動作する、請求項１３に記載の送信機。
【請求項１７】
前記第１の伝送路手段は、第１の分周器手段を備え、前記第２の伝送路手段は、第２の分周器手段を備え、前記第２の分周器手段は、前記第１の分周器手段よりも効率的に動作する、請求項１６に記載の送信機。
【請求項１８】
前記第１の伝送路手段は、第１のベースバンドフィルタ手段を備え、前記第２の伝送路手段は、第２のベースバンドフィルタ手段を備え、前記第２のベースバンドフィルタ手段は、前記第１のベースバンドフィルタ手段よりも効率的に動作する、請求項１７に記載の送信機。
【請求項１９】
出力電力が第１の出力電力範囲内である場合、第１のアップコンバータを使用してベースバンド信号から第１のＲＦ出力を生成することと、
前記出力電力が第２の出力電力範囲内である場合、第２のアップコンバータを使用して前記ベースバンド信号から第２のＲＦ出力を生成することと
を備え、ここで、前記第２のアップコンバータは、前記出力電力が選択されたしきい値レベル未満である場合、前記第１のアップコンバータよりも効率的に動作するように構成される、方法。
【請求項２０】
前記出力電力が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１のＲＦ出力よりも効率的に前記第２のＲＦ出力を生成することをさらに備え、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本願は、一般に、ワイヤレスデバイスの動作および設計に関し、より詳細には、ワイヤレス送信機の動作および設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  延長された通話時間（extended talk times）を提供するために、低電力動作が可能なワイヤレスデバイスを有することへの需要が増加している。より低い電力消費達成への１つの鍵は、デバイスの送信機のパフォーマンスに関連づけられる。例えば、ワイヤレスデバイスにおける使用のために、非常に効率的に電力を利用し、それにより通話時間を延長する送信機を有することが望ましい。
【０００３】
[0003]  典型的に、ワイヤレスネットワーク上で動作するデバイスによって使用される送信機は、非常に広いダイナミックレンジの要件（dynamic range requirement）（すなわち、＞７５ｄＢ）を有する。例えば、多元接続ワイヤレス通信ネットワークにおいて、すべてのデバイスが高い電力レベル（すなわち、限定されたダイナミックレンジ）で送信する場合、例えば基地局ごとにより広いカバレッジエリアを提供し、それによりコストを下げるために、基地局により近いデバイスから送信された信号は、はるかに高い信号強度で受信され、基地局からさらに遠く離れたデバイスから送信された信号を圧倒する（overpower）。したがって、離れた基地局と通信しているデバイスが同じ基地局により近いデバイスよりも高い送信電力で送信することができるように、広いダイナミックレンジが要求される。基地局への複数のデバイスの近接に基づいてその複数のデバイスの送信電力を制御することにより、基地局がおよそ等しい電力レベルで送信された信号を受信することが可能であり、それによりすべてのデバイスに最も高いスループットを提供する。
【０００４】
[0004]  非常に高い出力電力（すなわち、４ｄＢｍ）で送信する場合、送信機は厳しい線形性の要件（stringent linearity requirements）を満たさなければならない。低い出力電力（すなわち、−５５ｄＢｍ）で送信する場合、送信機は正常な局部発振器（ＬＯ）漏洩（good local oscillator (LO) leakage）やイメージ抑圧（image suppression）の必要性によって抑制される。中間の出力電力（すなわち、−８ｄＢｍ）で送信する場合、送信機は、通話時間を延長するために極力少ないバッテリ電流を消費するべきである。例えば、典型的なネットワークインプリメンテーションでは、基地局の数や位置は、中間の電力範囲が、偶然（happens to be）ボイスコール（voice calls）のために使用される「最も確からしい（“most probable”）」電力範囲であるように決定される。
【０００５】
[0005]  残念ながら、ワイヤレスデバイスにおいて使用される既存の送信機は、中間の、および低い出力電力範囲ではあまり効率的ではない。したがって、ワイヤレスデバイスにおける使用のためのより効率的な送信機を有することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
[0006]  ここに説明される前述した態様は、添付図面と共に考慮された場合、下記の詳細な説明への参照により、より容易に明らかになるであろう。
【図１】図１は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための従来の送信機を示す。
【図２】図２は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機（a high efficiency transmitter）の典型的な実施形態を示す。
【図３】図３は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機の典型的な実施形態を示す。
【図４】図４は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機の典型的な実施形態を示す。
【図５】図５は、従来の２つのステージの誘導的に負荷をかけられた共通ソースカスコード駆動増幅器（a conventional two stage inductively loaded common-source cascode driver amplifier）を示す。
【図６】図６は、図５に示される従来の駆動増幅器における電流フローを例示する図を示す。
【図７】図７は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器（a highly efficient driver amplifier）の典型的な実施形態を示す。
【図８】図８は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器の典型的な実施形態を示す。
【図９】図９は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器の典型的な実施形態を示す。
【図１０】図１０は、送信装置の典型的な実施形態を示す。
【図１１】図１１は、送信するための方法の典型的な実施形態を示す。
【詳細な説明】
【０００７】
[0018]  添付図面に関連して以下に記載される詳細な説明は、本発明の典型的な実施形態の説明として意図され、本発明が実現されうる唯一の実施形態を表すようには意図されない。本明細書の全体にわたって用いられる「典型的（exemplary）」という用語は、「例、実例、または例示を提供する（serving as an example, instance, or illustration）」を意味し、他の典型的な実施形態に対して必ずしも好ましいまたは有利であるようには解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の典型的な実施形態の完全な理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。本発明の典型的な実施形態は、これらの特定の詳細なしで実施されうることが当業者に明らかになるであろう。いくつかの事例では、周知の構造およびデバイスが、ここに示される典型的な実施形態の新規性を曖昧にすることを避けるために、ブロック図形式で示される。
【０００８】
[0019]  図１は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための従来の送信機１００を示す。送信機１００は、送信されるべき信号を受信し、アップコンバータ１０４に入力されるフィルタされた信号１１２を生成するためにこの信号をフィルタする、ベースバンドフィルタ１０２を備える。アップコンバータ１０４は、分周器（a frequency divider）１０６から受信されたＬＯ信号１１４に基づいて周波数をアップコンバートする。分周器は、電圧制御発振器（a voltage controlled oscillator）１０８の出力からＬＯ信号１１４を生成する。アップコンバートされた信号１１６は、送信の前に、増幅のために駆動増幅器１１０へ入力される。
【０００９】
[0020]  動作の間、送信機１００は、多元接続通信ネットワークの広いダイナミックレンジの要件を満たすためにワイヤレスデバイスにおいて動作する。例えば、送信機１００は、そのデバイスが、受信している基地局から遠く離れている場合、高い電力レベルで送信することを要求され、そのデバイスが、受信する基地局により近い場合、より低い電力レベルで送信することを要求される。残念ながら、送信機１００のコンポーネントは、高い出力電力で最も効率的に動作しうる。これは、ボイスコール（voice calls）の間に典型的に使用される、より低い出力電力では、送信機１００はより低効率に動作し、それによりバッテリ電力を無駄にし、通話時間が短くなることを意味する。
【００１０】
[0021]  図２は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機２００の典型的な実施形態を示す。送信機２００は、主要な伝送路（a main transmission path）２０２および高効率伝送路（a high efficiency transmission path）２０４を備える。送信機２００は、送信されるべき信号を受信し、主要な伝送路２０２と高効率伝送路２０４との両方に入力されるフィルタされた信号２０８を生成する、ベースバンド（ＢＢ）フィルタ２０６を備える。主要な伝送路２０２は、スイッチ２１０、アップコンバータ２１２、および駆動増幅器（driver amplifier）２１４を備える。高効率伝送路２０４は、スイッチ２１６、アップコンバータ２１８、および駆動増幅器２２０を備える。駆動増幅器２１４および２２０は、スイッチ２２８に接続された出力を有する。
【００１１】
[0022]  スイッチ制御信号ｓｗ１、ｓｗ２、およびｓｗ３を生成するコントローラ２３０が提供される。スイッチ制御信号は、スイッチ２１０、２１６、および２２８に接続され、これらスイッチの動作を制御する。このコントローラは、プロセッサ、ＣＰＵ、ゲートアレー、ファームウェア、ハードウェアロジック、またはその他任意のハードウェアおよび／またはワイヤレスデバイスにおける別のエンティティから制御信号２３２を受信し、送信機２００の動作を制御するように、スイッチｓｗ１、ｓｗ２、およびｓｗ３を設定するためにこの制御信号を使用するように構成されたハードウェア実行ソフトウェア（hardware executing software）を備える。
【００１２】
[0023]  主要な伝送路２０２の駆動増幅器２１４およびアップコンバータ２１２は、高い出力電力レベル（すなわち、第１の出力電力範囲）で送信する場合、高効率で動作するように構成される。しかしながら、中間の、および低い出力電力レベル（すなわち、第２の出力電力範囲）では、アップコンバータ２１２および駆動増幅器２１４は、より低効率なレベルで動作する。
【００１３】
[0024]  高効率伝送路２０４の駆動増幅器（driver amplifier）２２０およびアップコンバータ２１８は、中間の出力電力レベルから低い出力電力レベル（すなわち、第２の出力電力範囲）までで送信する（transmitting at medium to low output power levels）場合、高効率で動作するように構成される。例えば、高効率伝送路のＤＡ ２２０およびアップコンバータ２１８は、低い電力レベルでいくつかのパフォーマンス要件が緩和されるという事実を利用する一方で、効率を向上させることに特有である（specific to）設計エレメントを備える。例えば、送信機の出力でＲＸ帯域雑音が緩和され、これはアップコンバータ２１８がより少ない電流で動作されうることを意味する。アップコンバータ２１８はまた、より大きな電圧振幅（voltage swing）を提供するために抵抗型負荷（resistive load）を利用しうる。
【００１４】
[0025]  したがって、典型的な実施形態では、アップコンバータ２１８は、中間の電力レベルから低い電力レベルまでで（at medium to low power levels）、アップコンバータ２１２よりも効率的であり、駆動増幅器２２０は、中間の電力レベルから低い電力レベルまでで、駆動増幅器２１４よりも効率的である。したがって、高効率伝送路２０４は、中間の電力レベルから低い電力レベルまでで、主要な伝送路２０２よりも高い効率で動作する。
【００１５】
[0026]  動作の間、送信されるべき信号はベースバンドフィルタ２０８によってフィルタされ、スイッチ２１０および２１６に入力される。コントローラ２３０は、送信されるべき信号の所望の出力電力レベルを示す制御信号２３２を受信する。コントローラ２３０は、制御信号２３２によって示される電力レベルに基づいてスイッチ制御信号ｓｗ１、ｓｗ２、およびｓｗ３を生成することによってスイッチ２１０、２１６、および２２８を制御するように動作する。例えば、示された電力レベルが選択された電力しきい値（例えば、−８ｄＢｍ）を超えている場合には、コントローラ２３０は、スイッチ２１０が閉じられ、スイッチ２１６が開かれ、そしてスイッチ２２８が端子Ａを出力に結合するように設定されるように、スイッチ制御信号ｓｗ１、ｓｗ２、およびｓｗ３を設定する。これは、主要な伝送路２０２が、送信されるべき信号を高い出力電力レベルで効率的に送信することを可能にする。例えば、主要な伝送路２０２は、所望の出力電力が、選択された電力しきい値レベルの−８ｄＢｍを超える第１の電力範囲内である場合、使用可能にされる（enabled）。
【００１６】
[0027]  制御信号２３２によって示された電力レベルが、選択された電力しきい値（すなわち、−８ｄＢｍ）であるか、それ未満である場合には、コントローラ２３０は、スイッチ２１０が開かれ、スイッチ２１６が閉じられ、そしてスイッチ２２８が端子Ｂを出力に結合するように設定されるように、スイッチ制御信号ｓｗ１、ｓｗ２、およびｓｗ３を設定する。これは、高効率伝送路２０４が、送信されるべき信号をより低い出力電力レベルで効率的に送信することを可能にする。例えば、高効率伝送路２０４は、所望の出力電力が選択された電力しきい値レベルの−８ｄＢｍであるか、それ未満である第２の電力範囲内である場合、使用可能にされる。様々な典型的な実施形態では、任意の所望のしきい値レベルおよび／または電力範囲は、使用されるべき伝送路を決定するために利用されうる。
【００１７】
[0028]  したがって、典型的な実施形態では、新規の送信機２００は、２つの伝送路（２０２、２０４）を備える。主要な伝送路（２０２）は、高い出力電力レベルで使用され、高効率伝送路（the high efficiency path）（２０４）は、主要な伝送路２０２よりも低い電力レベルでより良い効率を提供するために、より低い出力電力レベルで使用される。各伝送路（each path）は、それ自体のアップコンバータおよび駆動増幅器を備える。２つの伝送路（the two path）の駆動増幅器の出力は、スイッチ制御信号ｓｗ３に基づいて、送信のためにアンテナに適切な信号を向かわせる（direct）出力スイッチ２２８で接続される。
【００１８】
[0029]  図３は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機３００の典型的な実施形態を示す。送信機３００は、主要な伝送路３０２および高効率伝送路３０４を備える。送信機３００は、それぞれが主要な伝送路３０２および高効率伝送路３０４に含まれる２つの分周器（３０６、３０８）に送信機２００の分周器２２４が分割されたこと以外は、送信機２００と同様のコンポーネントを備える。ＶＣＯ ２２２は、分周器（divider）３０６および分周器３０８の両方に結合された発振器信号を出力するように構成される。
【００１９】
[0030]  分周器３０６は、高い出力電力レベルで送信する場合、高効率で動作するように構成される。しかしながら、中間の、および低い出力電力レベルでは、分周器３０６はより低い効率レベルで動作する。分周器３０８は、中間の出力電力レベルから低い出力電力レベルまでで送信する場合、高効率で動作するように構成される。例えば、典型的な実施形態では、分周器３０８は、中間の電力レベルから低い電力レベルまでで、分周器３０６よりも効率的に動作するように構成される。したがって、高効率伝送路３０４は、中間の出力電力レベルから低い出力電力レベルまでで、主要な伝送路３０２よりも高効率で動作する。
【００２０】
[0031]  したがって、典型的な実施形態では、新規の送信機３００は、２つの伝送路（３０２、３０４）を備える。主要な伝送路３０２は、高い電力で使用され、分周器３０６を含む。高効率な伝送路（３０４）は、低い電力で使用され、主要な伝送路３０２よりも低い電力レベルでより良い効率を提供するために、分周器３０８を含む。各伝送路（path）は、それ自体のアップコンバータ、分周器、および駆動増幅器を備える。２つの伝送路（paths）の駆動増幅器の出力は、スイッチ制御信号ｓｗ３に基づいて、送信のためのアンテナへ適切な信号を向ける出力スイッチ２２８で接続される。
【００２１】
[0032]  図４は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率送信機４００の典型的な実施形態を示す。送信機４００は、主要な伝送路４０２および高効率伝送路４０４を備える。送信機４００は、それぞれが主要な伝送路４０２および高効率伝送路４０４に含まれる２つのベースバンドフィルタ（４０６、４０８）に送信機３００のベースバンドフィルタ２０６が分割されたこと以外は、送信機３００と同様のコンポーネントを備える。加えて、スイッチ４１０が追加され、コントローラ２３０は、スイッチ４１０を制御するためにスイッチ制御信号ｓｗ４を生成するように構成される。
【００２２】
[0033]  ベースバンドフィルタ４０６は、高い出力電力レベルで送信する場合、高効率で動作するように構成される。しかしながら、中間の、および低い出力電力レベルでは、ベースバンドフィルタ４０６はより低い効率レベルで動作する。ベースバンドフィルタ４０８は、中間の出力電力レベルから低い出力電力レベルまでで送信する場合、高効率で動作するように構成される。例えば、典型的な実施形態では、ベースバンドフィルタ４０８は、中間の電力レベルから低い電力レベルまでで、ベースバンドフィルタ４０６よりも効率的に動作するように構成される。したがって、高効率伝送路４０４は、中間の出力電力レベルから低い出力電力レベルまでで、主要な伝送路４０２よりも高効率で動作する。
【００２３】
[0034]  したがって、典型的な実施形態では、新規の送信機４００は、２つの伝送路（４０２、４０４）を備える。主要な伝送路４０２は、高い電力で使用され、ベースバンドフィルタ４０６を含む。高効率な伝送路（４０４）は、中間の電力から低い電力までで使用され、主要な伝送路（the main path）４０２よりも低い電力レベルでより良い効率を提供するために、ベースバンドフィルタ４０８を含む。各伝送路は、それ自身のベースバンドフィルタ、アップコンバータ、分周器、および駆動増幅器を備える。２つの伝送路（the two paths）の駆動増幅器の出力は、スイッチ制御信号ｓｗ３に基づいて、送信のためのアンテナへ適切な信号を向ける出力スイッチ２２８で接続される。
【００２４】
アクティブインピーダンス整合回路
[0035]  高い電力伝送路４０２では、ＤＡ ２１４からの固定された負荷（fixed loading）は、それが周波数において負荷をより低く調整する（tune）ため、抵抗型負荷（resistive load）が使用されることを防ぐ。高効率伝送路４０４では、ＤＡ ２２０はアップコンバータ２１８の抵抗型に負荷された（resistively loaded）動作を可能にする非常に小さな容量性負荷（capacitive load）を用いて動作される。出力振幅（output swing）は、配信される必要がある最大の電力がより小さいため、限られうる。したがって、ソースフォロアー整合回路（a source follower matching circuit）と称される特別なアクティブインピーダンス整合回路（a special active impedance matching circuit）は、ＤＡ ２２０の出力で提供される。ソースフォロアーアクティブ整合回路は、配信された電力の大部分を消費せず、したがって、追加の電力節約を提供する。アクティブインピーダン整合回路の典型的な実施形態が以下により詳細に説明される。
【００２５】
[0036]  ＷＡＮ送信機の通話時間電流（talk-time current）は、（すなわち、５０ｏｈｍのシステムを仮定して）典型的に−８ｄＢｍの出力電力レベルで測定され、これはおよそ０ｄＢｍのアンテナ電力（antenna power）に対応する。従来のシステムでは、−８ｄＢｍの出力電力は、インピーダンス整合駆動増幅器（an impedance matched driver amplifier）（ＩＭＤＡ）によって生成されうる。
【００２６】
[0037]  図５は、従来の２つのステージの誘導的に負荷をかけられた共通ソースカスコード駆動増幅器５００を示す。第１のステージは、電圧利得を提供し、一方で、出力ステージは、電力を５０Ω負荷５０２へ配信する。インピーダンス整合により、ＤＡ出力ステージによって生成されたＲＦ電流の半分は、内部の５０Ωインピーダンス５０４によって吸収される。したがって、意図的に（by design）、要求された電力を生成するために、生成されたＲＦ電流の半分のみが負荷に流れるため、整合された出力インピーダンス（matched output impedance）を用いた標準的な（classical）ＤＡインプリメンテーションは、５０％効率的である。そして、回路バイアス（circuit biasing）の正確な詳細に基づき、効率性は典型的にさらに低くなる。例えば、−８ｄＢｍの出力電力では、必要とされる信号電流は、２．６４ｍＡであると仮定されうる。この電流の半分はＤＡ ５００の内部整合において無駄にされるため、ＤＡ ５００のコアデバイスは、（２＊２．６４ｍＡ）＝５．２８ｍＡの信号電流を生成する必要がある。典型的な信号電流損失を考慮に入れるため、および良い線形性のために、受動的に整合されたＤＡ ５００の供給電流は、１．３Ｖの供給から、およそ６ｍＡになりうる。したがって、ＤＡ ５００の内部インピーダンス整合を通る信号電流損失を除去することが望ましい。
【００２７】
[0038]  図６は、図５に示される従来の駆動増幅器における電流フローを例示するダイアグラム６００を示す。例えば、ダイアグラム６００は、どのようにしてＩＭＤＡ ５００によって生成される電流の半分のみが出力負荷（output load）に流れるかを例示する。例えば、ＩＭＤＡ ５００のコアデバイスは、ＲＦ電流（Ｉｒｆ）を生成し、この電流の半分（Ｉｒｆ／２）は出力負荷５０２に流れ、この電流のもう半分（Ｉｒｆ／２）は、内部整合回路５０４を通って流れる。
【００２８】
[0039]  図７は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器７００の典型的な実施形態を示す。例えば、ＤＡ７００は、図４で示されるＤＡ ２２０としての使用のために適している。ＤＡ ７００は、出力ポートが依然として５０Ωの内部インピーダンス整合を「見ている（sees）」間、すべてのＲＦ電流が５０Ω負荷にルーティングされることを確実にするために、出力ポートの指向性（directionality）を制御するように構成される。典型的な実施形態では、ＤＡ ７００は、出力ポートの指向性を制御するためにアイソレータ７０２を利用し、したがって、すべての生成された電流は、５０Ω負荷に流れる。
【００２９】
[0040]  図８は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器８００の典型的な実施形態を示す。例えば、ＤＡ ８００は、図４で示されるＤＡ ２２０としての使用のために適している。ＤＡ ８００は、共通ドレイン構成におけるトランジスタ８０４を使用してインプリメントされる「アイソレータ」８０２を備える。本質的に、共通ドレイントランジスタ（common-drain transistor）８０４は、５０Ωの内部インピーダンス整合を生成している間、負荷８０６に一方向に電流を配信する。典型的な実施形態では、このインプリメンテーションは、出力ステージでＮＭＯＳ共通ドレイントランジスタとＰＭＯＳ共通ドレイントランジスタの両方を使用するように拡張されうる。
【００３０】
[0041]  図９は、ワイヤレスデバイスにおける使用のための高効率駆動増幅器９００の典型的な実施形態を示す。ＤＡ ９００は、２つの共通ドレイン相補出力ステージ（two common-drain complementary output stages）Ｍ１１とＭ１２とを備える。内部インピーダンス整合は、[１／（ｇｍ１１＋ｇｍ１２）]から決定され、ここで、ｇｍは相互コンダクタンス（transconductance）である。出力ステージＭ１１およびＭ１２は、入力ノードおよび出力ノードで容量的に結合される。
【００３１】
[0042]  出力ステージは、カスコードデバイスを（任意で）有する、誘導的に負荷をかけられた共通ソース前ＤＡ（an inductively loaded common-source pre-DA）によって駆動される。Ｍ１２およびＭ１１によって生成されたすべてのＲＦ電流は、出力５０Ωの負荷へルーティングされる。標準的な（classical）ＤＡインプリメンテーションのように電流分割はない。
【００３２】
[0043]  理想的には、整合された共通ドレイン出力ステージは０．５の電圧損失を有する。この電圧損失は、高いインピーダンス誘導的負荷（inductive load）を駆動する低電流相互コンダクタンス前ＤＡ（a low current transconductance pre-DA）（ステージ１）によって補償される。５０Ω（２０ｍＳ）に整合させるために、共通ドレイントランジスタの各々は、１０ｍＳの相互コンダクタンスを提供するべきである。１００ｍＶのオーバードライブ電圧で各々をバイアスして、出力ステージのために要求されるバイアス電流は、およそ［１０ｍＳ＊１００ｍＶ］＝１ｍＡである。
【００３３】
[0044]  実際には、出力ステージは、１．３Ｖで供給電流の１．３ｍＡを消費する。−８ｄＢｍの出力電力は、１３２ｍＶの信号電圧を要求する。寄生ＲＦ損失（parasitic RF losses）を考慮に入れると、出力ステージの利得は約０．４である。これは、前ＤＡ（pre-DA）が［１３２ｍＶ／０．４］＝３３０ｍＶの電圧を供給しているべきであることを意味する。典型的なインプリメンテーションでは、前ＤＡ増幅器（the pre-DA amplifier）のためのＲＦ負荷インピーダンスが２２０Ωでありうる。これは、ステージ１によって生成されるべきＲＦ信号電流が、およそ［３３０ｍＶ／２２０ Ｏｈｍ］＝１．５ｍＡであることを意味する。寄生損失を考慮に入れると、前ＤＡの電流消費は、１．３Ｖの供給から、およそ１．９ｍＡである。これは、全体の電流消費が、１．３Ｖの供給から、［１．９ｍＡ＋１．３ｍＡ］＝３．２ｍＡであることを意味する。したがって、ＤＡ ９００は、４６％よりも多くの分の電流消費を減らす。
【００３４】
[0045]  したがって、低電力駆動増幅器（ＤＡ）ステージが提供される。典型的な実施形態では、ＤＡ ９００は、２つの構成要素（two building blocks）、つまり電圧利得をインプリメントするための誘導的に負荷をかけられた（任意のカスコードを有する）共通ソース増幅器と、ＲＦ電流循環（circulation）の指向性を制御するためのアクティブなＲＦアイソレータ出力ステージを備える。複合構造（composite structure）は、典型的な通話時間出力電力レベル（すなわち、−８ｄＢｍ）で４６％よりも多くの分のＤＡ ９００の電流消費を低減する。
【００３５】
[0046]  図１０は、送信装置１０００の典型的な実施形態を示す。例えば、装置１０００は、図４で示される送信機４００としての使用のために適している。一態様では、装置１０００は本明細書に説明されるような機能を提供するように構成された１つまたは複数のモジュールによってインプリメントされる。例えば、一態様では、各モジュールは、ハードウェアおよび／またはハードウェア実行ソフトウェアを備える。
【００３６】
[0047]  装置１０００は、出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第１のＲＦ出力を生成するように構成された第１の伝送路のための手段（１００２）を備える第１のモジュールを備え、一態様では、これは伝送路４０２を備える。
【００３７】
[0048]  装置１０００はまた、出力電力が第２の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第２のＲＦ出力を生成するように構成された第２の伝送路のための手段（１００４）を備える第２のモジュールを備え、一態様では、これは伝送路４０４を備える。
【００３８】
[0049]  図１１は、送信のための方法１１００の典型的な実施形態を示す。例えば、方法１１００は、図４で示される送信機４００によって実行される。
【００３９】
[0050]  ブロック１１０２で、第１のＲＦ出力は、出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号から生成され、一態様では、これは伝送路４０２を備える。
【００４０】
[0051]  ブロック１１０４で、第２のＲＦ出力は、出力電力が第２の電力範囲内である場合、ベースバンド信号から生成され、一態様では、これは伝送路４０４を備える。典型的な実施形態では、第２のＲＦ出力の生成は、出力電力が選択されたしきい値レベルであるか、それ未満であり、第１の電力範囲が選択されたしきい値レベルを上回り、第２の電力範囲が選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、第１のＲＦ出力の生成よりも効率的である。
【００４１】
[0052]  当業者であれば、情報および信号は、様々な異なる技術および技法のうちのいずれを用いても表されうるまたは処理されうることを理解するであろう。例えば、上記の説明を通して参照されうるデータ、命令群、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、磁界あるいは磁気粒子、光学界または光学粒子、あるいはそれら任意の組み合わせによって表わされうる。さらに、トランジスタのタイプおよび技術は、代替え、再配置されることがありえ、さもなければ、同じ結果を達成するために修正されうることを留意されたい。例えば、ＰＭＯＳトランジスタを利用することが示される回路は、ＮＭＯＳトランジスタを使用するように修正されることがあり得、その逆も同様である。したがって、ここに開示される増幅器は、様々なトランジスタのタイプおよび技術を使用することが実現されることがあり得、図面に示されたそれらのトランジスタのタイプおよび技術に限定されるものではない。例えば、ＢＪＴ、ＧａＡｓ、ＭＯＳＦＥＴまたはその他任意のトランジスタ技術のようなトランジスタのタイプが使用されうる。
【００４２】
[0053]  当業者は、ここに開示された実施形態に関連して説明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は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとしてインプリメントされうることをさらに理解するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアのこの互換性を明確に例示するために、多様な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、一般にそれらの機能の観点から上記で説明されている。このような機能性が、ハードウェアまたはソフトウェアとしてインプリメントされるか否かは、システム全体に課せられている設計制約、および特定のアプリケーションに依存する。当業者は、各特定のアプリケーションに関して、多様な方法で、説明された機能をインプリメントすることができるが、このようなインプリメンテーションの決定は、本発明の典型的な実施形態の範囲から逸脱を引き起こしていると解釈されるべきでない。
【００４３】
[0054]  ここに開示された実施形態に関連して説明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、デジタル信号プロセッサ（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）またはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、あるいはここに説明された機能を実行するように設計されるこれらの任意の組み合わせで、インプリメントまたは実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでありうるが、代替では、このプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシン（state machine）でありうる。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、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、あるいはその他任意のこのような構成のコンピューティングデバイスの組み合わせとしてインプリメントされうる。
【００４４】
[0055]  ここで開示された実施形態に関連して説明されたアルゴリズムまたは方法のステップは、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、またはこれら２つの組み合わせにおいて、具現化（embodied）されうる。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、読み出し専用メモリ（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）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野において周知であるその他任意の形状の記憶媒体において存在しうる。典型的な記憶媒体は、プロセッサがこの記憶媒体から情報を読み取り、またこの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。代替において、記憶媒体は、プロセッサと一体化されうる。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在しうる。ＡＳＩＣは、ユーザ端末内に存在しうる。代替において、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末においてディスクリートコンポーネントとして存在しうる。
【００４５】
[0056]  １つまたは複数の典型的な実施形態では、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせにおいてインプリメントされうる。ソフトウェアにおいてインプリメントされる場合、これらの機能は、コンピュータ読取り可能な媒体上で、１つまたは複数の命令またはコードとして送信または記憶されうる。コンピュータ読取り可能な媒体は、１つの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促進する任意の媒体を含む通信媒体および非一時的なコンピュータ記憶媒体の両方を含む。非一時的な記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ読取り可能な媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光学ディスク記憶媒体、磁気ディスク記憶媒体もしくは他の磁気記憶デバイス、もしくは命令あるいはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを搬送もしくは記憶するために使用されることがあり得、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を備え得る。また、任意の接続は、コンピュータ読取り可能な媒体と厳密には称される。例えば、ソフトウェアが、ウェブサイトから、サーバから、あるいは同軸ケーブル、ファイバ光ケーブル、ツイストペア、デジタル加入者ライン（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、マイクロ波のようなワイヤレス技術を使用している他の遠隔ソースから送信された場合には、同軸ケーブル、ファイバ光ケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ディスク（disk）およびディスク（disc）は、ここで使用される場合、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびブルーレイ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は通常、磁気的にデータを再生する一方で、ディスク（disc）はレーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読取り可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。
【００４６】
[0057]  開示された典型的な実施形態の上記説明は、いかなる当業者であっても、本発明の製造または使用を可能にするように提供される。これら典型的な実施形態への様々な修正は、当業者にとって容易に明らかであり、ここに定義された一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施形態にも適用されうる。したがって、本発明は、ここに示された典型的な実施形態に限定されるようには意図されず、ここに開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられることとなる。
以下に、本願出願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］  出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第１のＲＦ出力を生成するように構成された第１の伝送路と、
前記出力電力が第２の電力範囲内である場合、前記ベースバンド信号を受信し、第２のＲＦ出力を生成するように構成された第２の伝送路と、
を備える送信機。
［Ｃ２］  前記第２の伝送路は、前記出力電力が選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１の伝送路よりも効率的に動作するように構成され、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、Ｃ１に記載の送信機。
［Ｃ３］  選択された出力電力レベルについてのより高い効率を取得するために、前記第１の伝送路および前記第２の伝送路のうちの１つを選択的に使用可能にするように構成されたコントローラをさらに備える、Ｃ２に記載の送信機。
［Ｃ４］  前記第１の伝送路は、第１のアップコンバータと第１の駆動増幅器を備え、前記第２の伝送路は、第２のアップコンバータと第２の駆動増幅器を備え、前記第２のアップコンバータと前記第２の駆動増幅器は、それぞれ、前記第１のアップコンバータと前記第１の駆動増幅器よりも効率的に動作する、Ｃ１に記載の送信機。
［Ｃ５］  前記第２の駆動増幅器は、生成された電流を出力負荷に向かわせるように構成されたアイソレータを備える、Ｃ４に記載の送信機。
［Ｃ６］  前記第２の駆動増幅器は、出力ステージの相互コンダクタンスの合計の逆数によって決定される内部インピーダンス整合を提供するために２つの共通ドレイン相補出力ステージを備える、Ｃ５に記載の送信機。
［Ｃ７］  前記出力ステージを駆動するように構成された、誘導的に負荷をかけられた共通ソースの前駆動増幅器をさらに備える、Ｃ６に記載の送信機。
［Ｃ８］  前記第１の伝送路は、前記第１のアップコンバータに結合された第１の分周器を備え、前記第２の伝送路は、前記第２のアップコンバータに結合された第２の分周器を備え、前記第２の分周器は、前記第１の分周器よりも効率的に動作する、Ｃ４に記載の送信機。
［Ｃ９］  前記第１の伝送路は、第１のベースバンドフィルタを備え、前記第２の伝送路は、第２のベースバンドフィルタを備え、前記第２のベースバンドフィルタは、前記第１のベースバンドフィルタよりも効率的に動作する、Ｃ８に記載の送信機。
［Ｃ１０］  前記第１と第２のＲＦ出力のうちの１つを送信出力に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、Ｃ１に記載の送信機。
［Ｃ１１］  前記ベースバンド信号を前記第１の伝送路に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、Ｃ１に記載の送信機。
［Ｃ１２］  前記ベースバンド信号を前記第２の伝送路に選択的に接続するように構成されたスイッチをさらに備える、Ｃ１に記載の送信機。
［Ｃ１３］  出力電力が第１の電力範囲内である場合、ベースバンド信号を受信し、第１のＲＦ出力を生成するように構成された第１の伝送路のための手段と、
出力電力が第２の電力範囲内である場合、前記ベースバンド信号を受信し、第２のＲＦ出力を生成するように構成された第２の伝送路のための手段と
を備える送信機。
［Ｃ１４］  前記第２の伝送路のための手段は、前記出力電力が選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１の伝送路のための手段よりも効率的に動作するように構成され、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、Ｃ１３に記載の送信機。
［Ｃ１５］  選択された出力電力レベルについてのより高い効率を取得するために、前記第１の伝送路および前記第２の伝送路のうちの１つを選択的に使用可能にするための手段をさらに備える、Ｃ１４に記載の送信機。
［Ｃ１６］  前記第１の伝送路のための手段は、第１のアップコンバータのための手段と第１の駆動増幅器のための手段を備え、前記第２の伝送路のための手段は、第２のアップコンバータのための手段と第２の駆動増幅器のための手段を備え、前記第２のアップコンバータのための手段と前記第２の駆動増幅器のための前記手段は、それぞれ、前記第１のアップコンバータのための手段と前記第１の駆動増幅器のための手段よりも効率的に動作する、Ｃ１３に記載の送信機。
［Ｃ１７］  前記第１の伝送路のための手段は、第１の分周器のための手段を備え、前記第２の伝送路のための手段は、第２の分周器のための手段を備え、前記第２の分周器のための手段は、前記第１の分周器のための手段よりも効率的に動作する、Ｃ１６に記載の送信機。
［Ｃ１８］  前記第１の伝送路のための手段は、第１のベースバンドフィルタのための手段を備え、前記第２の伝送路のための手段は、第２のベースバンドフィルタのための手段を備え、前記第２のベースバンドフィルタのための手段は、前記第１のベースバンドフィルタのための手段よりも効率的に動作する、Ｃ１７に記載の送信機。
［Ｃ１９］  出力電力が第１の出力電力範囲内である場合、ベースバンド信号から第１のＲＦ出力を生成することと、
前記出力電力が第２の出力電力範囲内である場合、前記ベースバンド信号から第２のＲＦ出力を生成することと
を備える方法。
［Ｃ２０］  前記出力電力が選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である場合、前記第１のＲＦ出力よりも効率的に前記第２のＲＦ出力を生成することをさらに備え、ここで、前記第１の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルを上回り、前記第２の電力範囲が前記選択されたしきい値レベルであるか、それ未満である、Ｃ１９に記載の方法。
【図１】
0005752860.tif 000002
【図２】
0005752860.tif 000003
【図３】
0005752860.tif 000004
【図４】
0005752860.tif 000005
【図５】
0005752860.tif 000006
【図６】
0005752860.tif 000007
【図７】
0005752860.tif 000008
【図８】
0005752860.tif 000009
【図９】
0005752860.tif 000010
【図１０】
0005752860.tif 000011
【図１１】
0005752860.tif 000012