(57)【要約】  異なる特性を有して、複数のアンテナ上の送信をサポートする電力増幅器を備えたワイヤレスデバイスが開示される。これらの電力増幅器は、異なるワイヤレスデバイスの要件を満足するために、異なるゲイン、異なる最大出力電力レベルなどを有することができる。例示的な設計では、装置は、異なる特性を有する第１の電力増幅器と第２の電力増幅器とを含む。第１の電力増幅器は、第１の入力信号を増幅し、第１のアンテナに第１の出力信号を供給する。たとえば、ＭＩＭＯモードまたは送信ダイバーシティモードでは、第２の電力増幅器は、第１の入力信号または第２の入力信号を増幅し、第２のアンテナに第２の出力信号を供給する。たとえば、ＣＤＭＡモードまたはＧＳＭモードでは、第１の電力増幅器または第２の電力増幅器のみが、別の入力信号を増幅し、第１のアンテナに別の出力信号を供給する。【選択図】      図５
2014535193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力信号を増幅し、第１のアンテナに第１の出力信号を供給するように構成された第１の電力増幅器と、
前記第１の入力信号または第２の入力信号を増幅し、第２のアンテナに第２の出力信号を供給するように構成された第２の電力増幅器と
を備え、前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が異なる特性を有する、装置。
【請求項２】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が、異なるゲイン、異なる最大出力電力レベル、異なる回路設計、異なるトランジスタサイズ、異なるバイアス電圧、および異なるバイアス電流のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が、多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送のために、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号とを増幅し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを供給するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器の両方が、送信ダイバーシティのために、前記第１の入力信号を増幅し、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを供給するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
キャリアアグリゲーションのために、前記第１の電力増幅器が、第１のキャリア用の前記第１の入力信号を増幅するように構成され、前記第２の電力増幅器が第２のキャリア用の前記第２の入力信号を増幅するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が、第１の動作モードで前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを同時に供給するように構成され、前記第１の電力増幅器のみが、第２の動作モードで第３の入力信号を増幅し、前記第１のアンテナに第３の出力信号を供給するように構成され、前記第２の電力増幅器のみが、第３の動作モードで第４の入力信号を増幅し、前記第１のアンテナに第４の出力信号を供給するように構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第２の電力増幅器が前記第２の動作モードで動作不可にされ、前記第１の電力増幅器が前記第３の動作モードで動作不可にされる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の動作モードと前記第３の動作モードが異なる無線技術に関連付けられ、前記第４の出力信号が前記第３の出力信号よりも高い最大出力電力を有する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
第４の動作モードで第５の入力信号を増幅し、前記第１のアンテナに第５の出力信号を供給するように構成された駆動増幅器をさらに備え、前記第５の入力信号が、前記第４の動作モードでいかなる電力増幅器によっても増幅されない、
請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の入力信号を増幅するように構成された第１の駆動増幅器と、
前記第１の駆動増幅器と前記第１の電力増幅器との間に結合された第１の整合回路と、
前記第１の入力信号または前記第２の入力信号を増幅するように構成された第２の駆動増幅器と、
前記第２の駆動増幅器と前記第２の電力増幅器との間に結合された第２の整合回路と
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
第１のスイッチが動作可能であるとき、前記第１の電力増幅器に向かって前記第１の入力信号を送るように構成された前記第１のスイッチと、
第２のスイッチが動作可能であるとき、前記第２の電力増幅器に向かって前記第１の入力信号を送るように構成された前記第２のスイッチと、
第３のスイッチが動作可能であるとき、前記第２の電力増幅器に向かって前記第２の入力信号を送るように構成された前記第３のスイッチと
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
第１のスイッチが動作可能であるとき、前記第１の電力増幅器から前記第１のアンテナに向かって前記第１の出力信号を送るように構成された前記第１のスイッチと、
第２のスイッチが動作可能であるとき、前記第２のアンテナに向かって前記第２の出力信号を送るように構成された前記第２のスイッチと
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が単一の集積回路（ＩＣ）上に製作された、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
第１の入力信号を第１の電力増幅器で増幅して、第１のアンテナ向けの第１の出力信号を取得することと、
前記第１の入力信号または第２の入力信号を第２の電力増幅器で増幅して、第２のアンテナ向けの第２の出力信号を取得することと
を備え、前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が異なる特性を有する、方法。
【請求項１５】
前記第１の入力信号または前記第２の入力信号を前記第２の電力増幅器で前記増幅することが、多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送のために、前記第２の入力信号を前記第２の電力増幅器で増幅して、前記第２のアンテナ向けの前記第２の出力信号を取得することを備え、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の入力信号または前記第２の入力信号を前記第２の電力増幅器で前記増幅することが、送信ダイバーシティのために、前記第１の入力信号を前記第２の電力増幅器で増幅して、前記第２のアンテナ向けの前記第２の出力信号を取得することを備え、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
キャリアアグリゲーションのために、前記第１の入力信号を前記第１の電力増幅器で前記増幅することが、第１のキャリア用の前記第１の入力信号を前記第１の電力増幅器で増幅することを備え、前記第１の入力信号または前記第２の入力信号を前記第２の電力増幅器で前記増幅することが、第２のキャリア用の前記第２の入力信号を前記第２の電力増幅器で増幅して、前記第２のアンテナ向けの前記第２の出力信号を取得することを備え、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の電力増幅器と前記第２の電力増幅器が、第１の動作モードで前記第１のアンテナと前記第２のアンテナに前記第１の出力信号と前記第２の出力信号とを同時に供給するように構成され、前記方法が、
第２の動作モードで第３の入力信号を前記第１の電力増幅器で増幅して、前記第１のアンテナ向けの第３の出力信号を取得することと、
前記第２の動作モードで前記第２の電力増幅器を動作不可にすることと、
第３の動作モードで第４の入力信号を前記第２の電力増幅器で増幅して、前記第１のアンテナ向けの第４の出力信号を取得することと、
前記第３の動作モードで前記第１の電力増幅器を動作不可にすることと
をさらに備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
第１の入力信号を増幅し、第１のアンテナに第１の出力信号を供給するように構成された、増幅するための第１の手段と、
前記第１の入力信号または第２の入力信号を増幅し、第２のアンテナに第２の出力信号を供給するように構成された、増幅するための第２の手段と
を備え、前記増幅するための第１の手段と前記増幅するための第２の手段が異なる特性を有する、装置。
【請求項２０】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送のために、前記増幅するための第２の手段が、前記第２の入力信号を増幅し、前記第２のアンテナに前記第２の出力信号を供給するように構成され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
送信ダイバーシティのために、前記増幅するための第２の手段が、前記第１の入力信号を増幅し、前記第２のアンテナに前記第２の出力信号を供給するように構成され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
キャリアアグリゲーションのために、前記増幅するための第１の手段が、第１のキャリア用の前記第１の入力信号を増幅し、前記第１のアンテナに前記第１の出力信号を供給するように構成され、前記増幅するための第２の手段が、第２のキャリア用の前記第２の入力信号を増幅し、前記第２のアンテナに前記第２の出力信号を供給するように構成され、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号が、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを介して送信される、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、一般に電子機器に関し、より詳細には、ワイヤレスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ワイヤレスデバイス（たとえば、携帯電話またはスマートフォン）は、双方向通信をサポートするために、アンテナに結合された送信機と受信機とを含むことができる。データ送信の場合、送信機は、無線周波（ＲＦ）キャリア信号をデータで変調して変調信号を取得し、変調信号を増幅して適切な出力電力レベルを有する出力ＲＦ信号を取得し、アンテナを介して出力ＲＦ信号を基地局に送信することができる。データ受信の場合、受信機は、アンテナを介して受信ＲＦ信号を取得し、受信ＲＦ信号を調整し処理して、基地局によって送られたデータを回復することができる。
【０００３】
[0003]ワイヤレスデバイスは、性能を改善するために、複数のアンテナに結合された複数の送信機および／または複数の受信機を含むことができる。しかしながら、複数のアンテナ上の送信をサポートする回路は、通常、ワイヤレスデバイスのコストとサイズとを増大させる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】[0004]異なるワイヤレス通信システムと通信することが可能なワイヤレスデバイスを示す図。
【図２】[0005]単一のアンテナを有するワイヤレスデバイスのブロック図。
【図３】[0006]単一のアンテナ用の送信モジュールのブロック図。
【図４】[0007]２本のアンテナを有するワイヤレスデバイスのブロック図。
【図５】[0008]２本のアンテナ用の異なる特性を有する電力増幅器を備えた送信モジュールのブロック図。
【図６Ａ】[0009]ある動作モードについて図５の送信モジュール内の信号経路を示す図。
【図６Ｂ】別の動作モードについて図５の送信モジュール内の信号経路を示す図。
【図６Ｃ】さらに別の動作モードについて図５の送信モジュール内の信号経路を示す図。
【図６Ｄ】さらに別の動作モードについて図５の送信モジュール内の信号経路を示す図。
【図６Ｅ】さらに別の動作モードについて図５の送信モジュール内の信号経路を示す図。
【図７】[0010]インピーダンス整合回路の概略図。
【図８】[0011]電力増幅器の概略図。
【図９】[0012]スイッチの概略図。
【図１０】[0013]ワイヤレスデバイスにより増幅を実行するためのプロセスを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
[0014]以下に記載された発明を実施するための形態は、本開示の例示的な設計を説明するものであり、本開示が実践され得る唯一の設計を表すものではない。「例示的」という用語は、本明細書では、「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書に記載されたいかなる設計も、必ずしも他の設計よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。発明を実施するための形態は、本開示の例示的な設計の完全な理解を与えるための具体的な詳細を含む。本明細書に記載された例示的な設計は、これらの具体的な詳細なしに実践され得ることが、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、本明細書で提示された例示的な設計の新規性を不明瞭にしないために、よく知られている構造およびデバイスがブロック図の形式で示される。
【０００６】
[0015]異なる特性を有する同一でない電力増幅器を利用して、複数のアンテナ上の送信をサポートするワイヤレスデバイスが、本明細書に記載される。同一でない電力増幅器は、異なるゲイン、異なる最大出力電力レベル、異なる動作点、異なる線形性などの異なる特性を有するように設計された電力増幅器である。このことは、同一でない電力増幅器用の異なる回路設計、異なるトランジスタサイズ、異なるバイアス電流、異なるバイアス電圧などで実現することができる。同一でない電力増幅器は、異なる無線技術に使用され得、これらの電力増幅器の異なる特性は、これらの無線技術によって課された異なる要件に起因する場合がある。
【０００７】
[0016]図１は、異なるワイヤレス通信システム１２０と１２２と通信することが可能なワイヤレスデバイス１１０を示す。ワイヤレスシステム１２０と１２２は、それぞれ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ（登録商標））システム、Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）システム、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）システムなどであり得る。ＣＤＭＡシステムは、本明細書の説明では「ＣＤＭＡ」と総称され得る、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）（登録商標）、ｃｄｍａ２０００、またはＣＤＭＡのいくつかの他のバージョンを実装することができる。簡単のために、図１は、１つの基地局１３０と１つのシステムコントローラ１４０とを含むワイヤレスシステム１２０と、１つの基地局１３２とシステムコントローラ１４２とを含むワイヤレスシステム１２２とを示す。一般に、各ワイヤレスシステムは、任意の数の基地局と、ネットワークエンティティの任意のセットとを含むことができる。
【０００８】
[0017]ワイヤレスデバイス１１０は、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、端末、アクセス端末、加入者ユニット、局などと呼ばれる場合もある。ワイヤレスデバイス１１０は、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ワイヤレスモデム、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドデバイス、ラップトップコンピュータ、スマートブック、ネットブック、コードレスフォン、ワイヤレスローカルループ（ＷＬＬ）局、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスなどであり得る。ワイヤレスデバイス１１０は、任意の数のアンテナを装備することができる。複数のアンテナは、スループットを増大させる多入力多出力（ＭＩＭＯ）伝送と、有害な経路作用（たとえば、フェージング、マルチパス、および干渉）を除去する送信ダイバーシティと、スループットを増大させるキャリアアグリゲーション（carrier aggregation）などとをサポートするために使用され得る。ワイヤレスデバイス１１０はワイヤレスシステム１２０および／または１２２と通信することが可能であり得る。ワイヤレスデバイス１１０はまた、放送局（たとえば、放送局１３４）から信号を受信することが可能であり得る。ワイヤレスデバイス１１０はまた、１つまたは複数のグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）内の衛星（たとえば、衛星１５０）から信号を受信することが可能であり得る。
【０００９】
[0018]図２は、図１のワイヤレスデバイス１１０の例示的な設計であり得る、ワイヤレスデバイス２００のブロック図を示す。この例示的な設計では、ワイヤレスデバイス２００は、データプロセッサ／コントローラ２１０と、トランシーバ２２０と、アンテナ２５０とを含む。トランシーバ２２０は、双方向ワイヤレス通信をサポートする送信機２３０と受信機２６０とを含む。
【００１０】
[0019]送信経路では、データプロセッサ２１０は、送信されるべきデータを処理（たとえば、符号化および変調）し、送信機２３０にアナログ出力信号を供給する。送信機２３０内で、送信（ＴＸ）回路２３２は、アナログ出力信号を増幅し、フィルタ処理し、ベースバンドからＲＦにアップコンバートし、変調信号を供給する。ＴＸ回路２３２は、増幅器、フィルタ、ミキサ、発振器、局部発振器（ＬＯ）生成器、位相ロックループ（ＰＬＬ）などを含むことができる。電力増幅器（ＰＡ）２３４は、変調ＲＦ信号を受信し、増幅し、適切な出力電力レベルを有する増幅ＲＦ信号を供給する。スイッチ／デュプレクサ２４０は、電力増幅器２３４から増幅ＲＦ信号を受信し、アンテナ２５０に出力ＲＦ信号を供給する。スイッチ／デュプレクサ２４０は、スイッチおよび／またはデュプレクサを含むことができる。
【００１１】
[0020]受信経路では、アンテナ２５０は、基地局および／または他の送信機局から信号を受信し、受信ＲＦ信号を供給し、受信ＲＦ信号は、スイッチ／デュプレクサ２４０を介してルーティングされ、受信機２６０に供給される。受信機２６０内で、低雑音増幅器（ＬＮＡ）２６２は、受信ＲＦ信号を増幅し、入力ＲＦ信号を供給する。受信（ＲＸ）回路２６４は、入力ＲＦ信号を増幅し、フィルタ処理し、ＲＦからベースバンドにダウンコンバートし、データプロセッサ２１０にアナログ入力信号を供給する。ＲＸ回路２６４は、増幅器、フィルタ、ミキサ、発振器、ＬＯ生成器、ＰＬＬなどを含むことができる。
【００１２】
[0021]データプロセッサ／コントローラ２１０は、ワイヤレスデバイス２００用の様々な機能を実行することができる。たとえば、データプロセッサ２１０は、送信機２３０を介して送信され、受信機２６０を介して受信されるデータ用の処理を実行することができる。コントローラ２１０は、ＴＸ回路２３２、電力増幅器２３４、ＲＸ回路２６４、ＬＮＡ２６２、および／またはスイッチ／デュプレクサ２４０の動作を制御することができる。メモリ２１２は、データプロセッサ／コントローラ２１０のプログラムコードとデータとを記憶することができる。
【００１３】
[0022]ワイヤレスデバイス２００は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＬＴＥ、８０２．１１、および／または他のワイヤレスシステムとの通信をサポートすることができる。異なるワイヤレスシステムは、異なる無線技術を利用する場合があり、アンテナを介して送信される出力ＲＦ信号用の異なる出力電力要件を有する場合がある。たとえば、ＧＳＭシステムは＋３３ｄＢｍの最大出力電力を必要とする場合があるが、ＣＤＭＡシステムは＋２７ｄＢｍの最大出力電力を必要とする場合がある。ワイヤレスデバイス２００は、ワイヤレスデバイス２００によってサポートされる各システム用の最大出力電力を供給するように設計され得る。
【００１４】
[0023]図３は、図２の電力増幅器２３４およびスイッチ／デュプレクサ２４０に使用され得る送信モジュール３００の例示的な設計のブロック図を示す。送信モジュール３００は、３つの送信経路３１０ａと３１０ｂと３１０ｃとを含む。送信経路３１０ａは、スイッチ３１２ａからスイッチ３４２ａへの回路を含む。送信経路３１０ｂは、スイッチ３１２ｂからスイッチ３４２ｂへの回路を含む。送信経路３１０ｃは、スイッチ３１２ｃからスイッチ３４２ｃへの回路を含む。
【００１５】
[0024]送信経路３１０ａ内で、スイッチ３１２ａは、送信モジュール３００の入力（ＲＦｉｎ）に結合された１つの端部と、入力整合回路３１４ａの入力に結合された他の端部とを有する。駆動増幅器（ＤＡ）３１６ａは、整合回路３１４ａの出力に結合されたその入力と、中間整合回路３１８ａの入力に結合されたその出力とを有する。第１の電力増幅器（ＰＡ１）３２０ａは、整合回路３１８ａの出力に結合されたその入力と、出力整合回路３２２ａの入力に結合されたその出力とを有する。デュプレクサ３３０は、出力整合回路３２２ａの出力に結合されたその送信（ＴＸ）ポートを有する。
【００１６】
[0025]送信経路３１０ｂは、図３に示されたように直列に結合された、スイッチ３１２ｂと、整合回路３１４ｂと、駆動増幅器３１６ｂと、整合回路３１８ｂと、第２の電力増幅器（ＰＡ２）３２０ｂと、整合回路３２２ｂとを含む。送信経路３１０ｃは、図３に示されたように直列に結合された、スイッチ３１２ｃと、整合回路３１４ｃと、駆動増幅器３１６ｃと、整合回路３１８ｃとを含む。スイッチ３２４は、整合回路３１８ｃの出力に結合された１つの端部と、デュプレクサ３３０のＴＸポートに結合された他の端部とを有する。
【００１７】
[0026]スイッチプレクサ３４０内で、スイッチ３４２ａは、デュプレクサ３３０とノードＸとの間に結合される。スイッチ３４２ｂは、整合回路３２２ｂの出力とノードＸとの間に結合される。スイッチ３４２ｃは、整合回路３１８ｃの出力とノードＸとの間に結合される。アンテナ２５０もノードＸに結合される。スイッチ３４２ａ、３４２ｂまたは３４２ｃは、アンテナ２５０に出力ＲＦ信号を供給する。（図３に示されていない）スイッチは、ノードＸに結合され得、アンテナ２５０からの受信ＲＦ信号を（同じく図３に示されていない）受信機に供給することができる。
【００１８】
[0027]送信経路３１０ａでは、整合回路３１４ａは、駆動増幅器３１６ａ用の入力インピーダンス整合を実行する。駆動増幅器３１６ａは、入力ＲＦ信号に対する増幅を行う。整合回路３１８ａは、駆動増幅器３１６ａの出力と電力増幅器３２０ａの入力との間のインピーダンス整合を実行する。電力増幅器３２０ａは、入力ＲＦ信号に対する増幅を行い、高出力電力を供給する。整合回路３２２ａは、電力増幅器３２０ａ用の出力インピーダンス整合を実行する。送信経路３１０ｂ内の回路は、送信経路３１０ａ内の対応する回路と同様の方式で動作する。送信経路３１０ｃ内の回路は、送信経路３１０ａ内の対応する回路と同様の方式で動作する。整合回路３２２ｂは、電力増幅器３２０ｂの出力とアンテナ２５０との間のインピーダンス整合を実行する。
【００１９】
[0028]デュプレクサ３３０は、多くのＣＤＭＡシステムならびに他のシステムによって利用される周波数分割複信（ＦＤＤ）内の動作をサポートする。ＦＤＤの場合、異なる周波数がダウンリンクとアップリンクに使用される。デュプレクサ３３０は、同時に、（ｉ）送信経路３１０ａまたは３１０ｃからの出力ＲＦ信号をアンテナ２５０に送り、（ｉｉ）アンテナ２５０からの受信ＲＦ信号を図３に示されていない受信機（ＲＣＶＲ）に送ることができる。スイッチ３４２ａ〜３４２ｃは、多くのＧＳＭシステムならびに他のシステムによって利用される時分割複信（ＴＤＤ）内の動作をサポートする。ＴＤＤの場合、同じ周波数がダウンリンクとアップリンクの両方に使用される。スイッチ３４２ａ、３４２ｂまたは３４２ｃは、送信間隔の間、デュプレクサ３３０、整合回路３２２ｂ、または整合回路３１８ｃからの出力ＲＦ信号をアンテナ２５０に結合することができる。（図３に示されていない）スイッチは、アンテナ２５０からの受信ＲＦ信号を（同じく図３に示されていない）受信機に結合することができる。
【００２０】
[0029]図３に示された例示的な設計では、送信モジュール３００は、異なる特性を有し、異なる要件を有する異なるワイヤレスシステムをサポートできる、２つの電力増幅器３２０ａと３２０ｂとを含む。詳細には、電力増幅器３２０ａは、ＣＤＭＡ内で＋２７ｄＢｍまでの出力電力を有する出力ＲＦ信号を供給するために選択され得る。電力増幅器３２０ｂは、ＧＳＭ内で＋３３ｄＢｍまでの出力電力を有する出力ＲＦ信号を供給するために選択され得る。２つの電力増幅器３２０ａと３２０ｂは異なり、ＣＤＭＡとＧＳＭの要件を満足するために、異なるゲイン、異なる最大出力電力レベル、異なるトランジスタサイズ、異なるバイアス電流、異なるバイアス電圧、異なる外部整合ネットワークなどを有することができる。
【００２１】
[0030]電力増幅器３２０ａまたは３２０ｂのいずれかは、ワイヤレスデバイスが通信している特定のシステムに応じて選択され得る。送信経路３１０ｃが低出力電力に使用されるとき、電力増幅器が選択されない場合もある。
【００２２】
[0031]送信モジュール３００は、いくつかの動作モードをサポートする。各動作モードは、送信モジュール３００の入力からアンテナ２５０への入力ＲＦ信号用の異なる信号経路に関係付けられる。１つの動作モードは、いかなるときでも選択され得る。選択された動作モード用の信号経路は、送信モジュール３００内でスイッチを適切に制御することによって、取得され得る。スイッチプレクサ３４０内のスイッチのうちの１つは、送信間隔の間閉じられる場合があり、スイッチプレクサ３４０内のスイッチのうちの１つは、受信間隔の間閉じられる場合がある。すべての動作モードについて、入力ＲＦ信号は送信モジュール３００に適用され、単一の出力ＲＦ信号は送信モジュール３００によって供給される。入力ＲＦ信号は、電力増幅器３２０ａまたは３２０ｂのいずれかによって増幅され得るか、電力増幅器がない場合がある。
【００２３】
[0032]表１は、送信モジュール３００によってサポートされる３つの動作モードを列記し、また、もしあれば選択された電力増幅器と、動作モードごとのスイッチ設定とを提供する。さらなる動作モードがより多くのスイッチによってサポートされる場合もある。
【表１】
2014535193.tif 000003
【００２４】
[0033]ワイヤレスデバイスにより複数のアンテナからの同時送信をサポートすることが望ましい場合がある。複数のアンテナは、より高いスループットを実現するＭＩＭＯ、信頼性を向上させる送信ダイバーシティ、スループットを増大させるキャリアアグリゲーション、および／または性能を改善する他の伝送方式をサポートするために使用され得る。
【００２５】
[0034]図４は、図１のワイヤレスデバイス１１０の別の例示的な設計であり得る、ワイヤレスデバイス４００のブロック図を示す。この例示的な設計では、ワイヤレスデバイス４００は、データプロセッサ／コントローラ４１０と、２つのトランシーバ４２０ａおよび４２０ｂと、２本のアンテナ４５０ａおよび４５０ｂとを含む。ワイヤレスデバイス４００は、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＬＴＥ、８０２．１１などをサポートすることができる。
【００２６】
[0035]トランシーバ４２０ａは、アンテナ４５０ａを介した双方向ワイヤレス通信をサポートする送信機４３０ａと受信機４６０ａとを含む。送信機４３０ａは、ＴＸ回路４３２ａと、スイッチ／デュプレクサ４４０ａに結合された電力増幅器４３４ａとを含む。受信機４６０ａは、ＲＸ回路４６４ａと、スイッチ／デュプレクサ４４０ａに結合されたＬＮＡ４６２ａとを含む。同様に、トランシーバ４２０ｂは、アンテナ４５０ｂを介した双方向ワイヤレス通信をサポートする送信機４３０ｂと受信機４６０ｂとを含む。送信機４３０ｂは、ＴＸ回路４３２ｂと、スイッチ／デュプレクサ４４０ｂに結合された電力増幅器４３４ｂとを含む。受信機４６０ｂは、ＲＸ回路４６４ｂと、スイッチ／デュプレクサ４４０ｂに結合されたＬＮＡ４６２ｂとを含む。送信機４３０ａおよび４３０ｂ内の回路は、図２の送信機２３０内の対応する回路について上述されたように動作することができる。受信機４６０ａおよび４６０ｂ内の回路は、図２の受信機２６０内の対応する回路について上述されたように動作することができる。
【００２７】
[0036]トランシーバ４２０ａおよび４２０ｂの全部または一部は、１つまたは複数のアナログ集積回路（ＩＣ）、ＲＦ  ＩＣ（ＲＦＩＣ）、混合信号ＩＣなどに実装され得る。たとえば、ＴＸ回路４３２ａおよび４３２ｂ、電力増幅器４３４ａおよび４３４ｂ、ＬＮＡ４６２ａおよび４６２ｂ、ならびにＲＸ回路４６４ａおよび４６４ｂは、ＲＦＩＣに実装され得る。電力増幅器４３４ａおよび４３４ｂ、ならびに場合によっては他の回路は、別々のＩＣまたはモジュールに実装することもできる。
【００２８】
[0037]データプロセッサ／コントローラ４１０は、ワイヤレスデバイス４００用の様々な機能を実行することができる。たとえば、データプロセッサ４１０は、送信機４３０ａと４３０ｂとを介して送信され、受信機４６０ａと４６０ｂとを介して受信されるデータ用の処理を実行することができる。コントローラ４１０は、ＴＸ回路４３２ａおよび４３２ｂ、電力増幅器４３４ａおよび４３４ｂ、ＲＸ回路４６４ａおよび４６４ａ、ＬＮＡ４６２ａおよび４６２ｂ、ならびに／またはスイッチ／デュプレクサ４４０ａおよび４４０ｂの動作を制御することができる。メモリ４１２は、データプロセッサ／コントローラ４１０のプログラムコードとデータとを記憶することができる。メモリ４１２は、（図４に示されたように）データプロセッサ／コントローラ４１０の内部、または（図４に示されていない）データプロセッサ／コントローラ４１０の外部にあり得る。データプロセッサ／コントローラ４１０は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または他のＩＣに実装され得る。
【００２９】
[0038]図４は、２本のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを有するワイヤレスデバイス４００の例示的な設計を示す。一般に、ワイヤレスデバイスは、任意の数のアンテナと、任意の数の送信機と、任意の数の受信機とを含むことができる。ワイヤレスデバイスは、（ｉ）所与のアンテナを介したデータ送信とデータ受信とをサポートする送信機と受信機の両方、または（ｉｉ）所与のアンテナを介したデータ送信をサポートする送信機のみ、または（ｉｉｉ）所与のアンテナを介したデータ受信をサポートする受信機のみを含むことができる。ワイヤレスデバイスはまた、任意の数の周波数帯域上の動作をサポートすることができる。ワイヤレスデバイスは、アンテナごとに１つもしくは複数の送信機および／または１つもしくは複数の受信機を含むことができる。各送信機および各受信機は、所与のアンテナについて１つまたは複数の周波数帯域上の動作をサポートすることができる。
【００３０】
[0039]図５は、図４の電力増幅器４３４ａおよび４３４ｂならびにスイッチ／デュプレクサ４４０ａおよび４４０ｂに使用され得る、送信モジュール５００の例示的な設計のブロック図を示す。送信モジュール５００は、４個の送信経路５１０ａと５１０ｂと５１０ｃと５１０ｄとを含む。送信経路５１０ａは、図５に示されたように直列に結合された、スイッチ５１２ａと、整合回路５１４ａと、駆動増幅器５１６ａと、整合回路５１８ａと、第１の電力増幅器（ＰＡ１）５２０ａと、整合回路５２２ａとを含む。送信経路５１０ｂは、直列に結合された、スイッチ５１２ｂと、整合回路５１４ｂと、駆動増幅器５１６ｂと、整合回路５１８ｂと、第２の電力増幅器（ＰＡ２）５２０ｂと、整合回路５２２ｂとを含む。送信経路５１０ｃは、直列に結合された、スイッチ５１２ｃと、整合回路５１４ｃと、駆動増幅器５１６ｃと、整合回路５１８ｃとを含む。送信経路５１０ｄは、直列に結合された、スイッチ５１２ｄと、整合回路５１４ｄと、駆動増幅器５１６ｄと、整合回路５１８ｄとを含む。送信経路５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃおよび５１０ｄ内の回路は、それぞれ図３の送信経路３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃおよび３１０ｃ内の対応する回路について上述されたように動作する。スイッチ５２４は、整合回路５１８ｃとノードＵとの間に結合される。スイッチ５２６は、整合回路５１８ｄとノードＶとの間に結合される。スイッチ５２８は、整合回路５２２ｂとノードＶとの間に結合される。
【００３１】
[0040]送信モジュール５００は、デュプレクサ５３０ａとアンテナ４５０ａ用のスイッチプレクサ５４０ａとをさらに含む。デュプレクサ５３０ａは、ノードＵで整合回路５２２ａの出力に結合されたＴＸポートと、図５に示されていない第１の受信機（ＲＣＶＲ１）に結合されたＲＸポートとを有する。スイッチプレクサ５４０ａ内で、スイッチ５４２ａは、デュプレクサ５３０ａとノードＸとの間に結合される。スイッチ５４２ｂは、整合回路５２２ｂの出力とノードＸとの間に結合される。スイッチ５４２ｃは、整合回路５１８ｃの出力とノードＸとの間に結合される。スイッチ５４２ｄは、ノードＵとノードＸとの間に結合される。（図５に示されていない）スイッチは、ノードＸと（同じく図５に示されていない）受信機との間に結合される場合もある。アンテナ４５０ａはノードＸに結合される。
【００３２】
[0041]送信モジュール５００は、デュプレクサ５３０ｂとアンテナ４５０ｂ用のスイッチプレクサ５４０ｂとをさらに含む。デュプレクサ５３０ｂは、ノードＶでスイッチ５２６および５２８に結合されたＴＸポートと、図５に示されていない第２の受信機（ＲＣＶＲ２）に結合されたＲＸポートとを有する。スイッチプレクサ５４０ｂ内で、スイッチ５４４ａは、ノードＶとノードＹとの間に結合される。スイッチ５４４ｂは、デュプレクサ５３０ｂとノードＹとの間に結合される。スイッチ５４４ｃは、整合回路５１８ｄの出力とノードＹとの間に結合される。（図５に示されていない）スイッチはまた、ノードＹと（同じく図５に示されていない）受信機との間に結合され得る。アンテナ４５０ｂはノードＹに結合される。
【００３３】
[0042]送信モジュール５００は、いかなるときでも１つまたは複数の入力ＲＦ信号を受信できる、２つの入力ＲＦｉｎ１とＲＦｉｎ２とを含む。スイッチ５１２ａおよび５１２ｃはＲＦｉｎ１入力に結合され、スイッチ５１２ｂおよび５１２ｄはＲＦｉｎ２入力に結合される。スイッチ５１２ｅは、ＲＦｉｎ１入力と整合回路５１４ｂの入力との間に結合される。（図５に示されていない）スイッチは、ＲＦｉｎ２入力と整合回路５１４ａの入力との間に結合され得る。
【００３４】
[0043]図５は、送信モジュール５００の例示的な設計を示す。送信モジュールは、他の方式で実装することもできる。たとえば、整合回路５１４ｃおよび５１８ｃならびに駆動増幅器５１６ｃが除外される場合があり、スイッチが整合回路５１８ａの出力（または内部ノード）とノードＵとの間に結合される場合がある。この場合、整合回路５１４ａおよび５１８ａならびに駆動増幅器５１６ａは、バイパスモードで再使用され得る。同様に、整合回路５１４ｄおよび５１８ｄならびに駆動増幅器５１６ｄが除外される場合があり、スイッチが整合回路５１８ｂの出力（または内部ノード）とノードＹとの間に結合される場合がある。
【００３５】
[0044]電力増幅器５２０ａと５２０ｂは、異なる特性および性能、たとえば、異なるゲインと、異なる最大出力電力レベルと、異なる線形性などとを有する場合がある。これは、２つの電力増幅器用の、異なる回路設計、異なるトランジスタサイズ、異なる回路レイアウト、異なるバイアスなどで、駆動増幅器５２０ａと５２０ｂとを実装することによって実現することができる。電力増幅器５２０ａと５２０ｂは、同じＩＣダイまたは異なるＩＣダイに実装され得る。
【００３６】
[0045]図５に示された例示的な設計では、送信モジュール５００は、図３の送信モジュール３００内のすべての回路を含み、これらの回路は図３について上述されたように動作することができる。送信モジュール５００はまた、低出力電力用のアンテナ４５０ｂに使用され得る送信経路５１０ｄを含む。送信モジュール５００は、アンテナ４５０ｂを介した送信をサポートするためにデュプレクサ５３０ｂとスイッチプレクサ５４０ｂとをさらに含む。送信モジュール５００はまた、２本のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを介した１つまたは複数の入力ＲＦ信号の送信をサポートできるスイッチ５１２ａ〜５１２ｅを含む。
【００３７】
[0046]送信モジュール５００は、いくつかの動作モードをサポートする。表２は、送信モジュール５００によってサポートされる５個の動作モードを列記し、また、もしあれば選択された電力増幅器と、動作モードごとのスイッチ設定とを提供する。
【表２】
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【００３８】
[0047]さらなる動作モードがサポートされ得る。たとえば、送信ダイバーシティのために、互いに位相シフトされた２つの入力信号は、電力増幅器５２０ａと５２０ｂによって増幅され得、アンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信され得る。別の例として、キャリアアグリゲーションのために、各々異なるキャリア上のデータを搬送する２つの入力信号は、電力増幅器５２０ａと５２０ｂによって増幅され得、アンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信され得る。キャリアは、ｃｄｍａ２０００用の１．２３ＭＨｚ、ＷＣＤＭＡ用の５ＭＨｚ、ＬＴＥ用の２０ＭＨｚなどであり得る、周波数の範囲に対応することができる。
【００３９】
[0048]図６Ａは、ＣＤＭＡモード用の図５の送信モジュール５００内の信号経路を示す。ＣＤＭＡモードでは、単一の入力ＲＦ信号（たとえば、ＣＤＭＡ信号）が、単一の電力増幅器５２０ａによって増幅され、単一のアンテナ４５０ａを介して送信される。入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ａと整合回路５１４ａとを介して送られ、駆動増幅器５１６ａによって増幅され、整合回路５１８ａを介して送られ、電力増幅器５２０ａによって増幅され、整合回路５２２ａとデュプレクサ５３０ａとスイッチ５４２ａとを介して、アンテナ４５０ａに送られる。電力増幅器５２０ａは、ＣＤＭＡに必要とされる最大出力電力（たとえば、＋２７ｄＢｍ）を供給することができる。
【００４０】
[0049]図６Ｂは、ＧＳＭモード用の送信モジュール５００内の信号経路を示す。ＧＳＭモードでは、単一の入力ＲＦ信号（たとえば、ＧＳＭ信号）が、単一の電力増幅器５２０ｂによって増幅され、単一のアンテナ４５０ａを介して送信される。入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ｅと整合回路５１４ｂとを介して送られ、駆動増幅器５１６ｂによって増幅され、整合回路５１８ｂを介して送られ、電力増幅器５２０ｂによって増幅され、整合回路５２２ｂとスイッチ５４２ｂとを介して、アンテナ４５０ａに送られる。電力増幅器５２０ｂは、ＧＳＭに必要とされる最大出力電力（たとえば、＋３３ｄＢｍ）を供給することができる。
【００４１】
[0050]図６Ｃは、ＭＩＭＯモード用の送信モジュール５００内の信号経路を示す。ＭＩＭＯモードでは、２つの入力ＲＦ信号が２つの電力増幅器５２０ａと５２０ｂによって増幅され、２本のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信される。第１の入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ａと整合回路５１４ａとを介して送られ、駆動増幅器５１６ａによって増幅され、整合回路５１８ａを介して送られ、電力増幅器５２０ａによって増幅され、整合回路５２２ａを介して送られる。第１の入力ＲＦ信号は、さらに、（ｉ）（図６Ｃに示された）ＴＤＤの場合、スイッチ５４２ｄを介してアンテナ４５０ａに、または（ｉｉ）（図６Ｃに示されていない）ＦＤＤの場合、デュプレクサ５３０ａとスイッチ５４２ａとを介して、アンテナ４５０ａに送られ得る。第２の入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ｂと整合回路５１４ｂとを介して送られ、駆動増幅器５１６ｂによって増幅され、整合回路５１８ｂを介して送られ、電力増幅器５２０ｂによって増幅され、整合回路５２２ｂとスイッチ５２８とを介して送られる。第２の入力ＲＦ信号は、さらに、（ｉ）（図６Ｃに示された）ＴＤＤの場合、スイッチ５４４ａを介してアンテナ４５０ｂに、または（ｉｉ）（図６Ｃに示されていない）ＦＤＤの場合、デュプレクサ５３０ｂとスイッチ５４４ｂとを介して、アンテナ４５０ｂに送られ得る。電力増幅器５２０ａと５２０ｂは、ＭＩＭＯ用のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送られる２つの出力ＲＦ信号に必要とされる最大出力電力を供給することができる。
【００４２】
[0051]図６Ｄは、送信ダイバーシティモード用の送信モジュール５００内の信号経路を示す。送信ダイバーシティモードでは、単一の入力ＲＦ信号が２つの電力増幅器５２０ａと５２０ｂによって増幅され、２本のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信される。入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ａと整合回路５１４ａとを介して送られ、駆動増幅器５１６ａによって増幅され、整合回路５１８ａを介して送られ、電力増幅器５２０ａによって増幅され、整合回路５２２ａを介して送られ、（図６Ｄに示された）スイッチ５４２ｄ、または（図６Ｄに示されていない）デュプレクサ５３０ａおよびスイッチ５４２ａのいずれかを介して、アンテナ４５０ａに送られ得る。入力ＲＦ信号はまた、スイッチ５１２ｅと整合回路５１４ｂとを介して送られ、駆動増幅器５１６ｂによって増幅され、整合回路５１８ｂを介して送られ、電力増幅器５２０ｂによって増幅され、整合回路５２２ｂ、スイッチ５２８、および（図６Ｄに示された）スイッチ５４４ａ、または（図６Ｄに示されていない）デュプレクサ５３０ｂおよびスイッチ５４２ｂのいずれかを介して、アンテナ４５０ｂに送られる。電力増幅器５２０ａと５２０ｂは、送信ダイバーシティのために、アンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信される２つの出力ＲＦ信号に必要とされる最大出力電力を供給することができる。
【００４３】
[0052]図６Ｅは、バイパスモード用の送信モジュール５００内の信号経路を示す。バイパスモードでは、１つまたは複数の入力ＲＦ信号が１つまたは複数の駆動増幅器によって増幅され、１つまたは複数のアンテナを介して送信される。第１の入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ｃと整合回路５１４ｃとを介して送られ、駆動増幅器５１６ｃによって増幅され、整合回路５１８ｃと、スイッチ５４２ｃ（またはスイッチ５２４、デュプレクサ５３０ａおよびスイッチ５４２ａ）とを介して、アンテナ４５０ａに送られる。第１の入力ＲＦ信号または第２の入力ＲＦ信号は、スイッチ５１２ｄと整合回路５１４ｄとを介して送られ、駆動増幅器５１６ｄによって増幅され、整合回路５１８ｄと、スイッチ５４４ｃ（またはスイッチ５２６、デュプレクサ５３０ｂおよびスイッチ５４４ｂ）とを介して、アンテナ４５０ｂに送られる。駆動増幅器５１６ｃと５１６ｄは、バイパスモード内のアンテナ４５０ａと４５０ｂとを介して送信される出力ＲＦ信号に望まれる出力電力を供給することができる。
【００４４】
[0053]図３および図５に示されたように、２本のアンテナ用のＭＩＭＯモード、送信ダイバーシティモード、およびキャリアアグリゲーションモード、ならびにワイヤレスデバイスによってすでにサポートされているＣＤＭＡモード、ＧＳＭモード、およびバイパスモードをサポートするために使用され得るさらなる回路は少ししかない。詳細には、ＭＩＭＯおよびキャリアアグリゲーションは、図６Ｃに示されたように、（ｉ）２つの入力信号が２つの電力増幅器に供給され、（ｉｉ）２つの電力増幅器からの２つの出力信号が２本のアンテナに供給され得るように、さらなるスイッチによってサポートされ得る。送信ダイバーシティは、図６Ｄに示されたように、（ｉ）単一の入力信号が２つの電力増幅器に供給され、（ｉｉ）２つの電力増幅器からの２つの出力信号が２本のアンテナに供給され得るように、さらなるスイッチによってサポートされ得る。さらなるスイッチにより、既存の電力増幅器が、ＭＩＭＯ、送信ダイバーシティ、および／またはキャリアアグリゲーションに再使用されることが可能になり、これらのモードをサポートするための追加コストが小さくなる。ＭＩＭＯ、送信ダイバーシティ、および／またはキャリアアグリゲーションを効率的にサポートできることは、アップリンクスループットを向上させてビデオ中心の作業（たとえば、Ｓｋｙｐｅ通話）、フェムトセル、およびＭｉ−ｆｉアプリケーションをサポートするには特に望ましい場合がある。
【００４５】
[0054]図７は、図５の送信モジュール５００内部の整合回路の例示的な設計の概略図を示す。明確にするために、送信経路５１０ａ内の回路のみが図７に示される。整合回路５１４ａ内で、キャパシタ７１２は、スイッチ５１２ａに結合された１つの端部と、ノードＥに結合された他の端部とを有する。インダクタ７１４は、ノードＥと駆動増幅器５１６ａの入力との間に結合される。キャパシタ７１６は、ノードＥと回路接地との間に結合される。抵抗器７１８は、駆動増幅器５１６ａの入力とバイアス電圧との間に結合される。
【００４６】
[0055]整合回路５１８ａ内で、インダクタ７２２は、駆動増幅器５１６ａの出力と電源との間に結合される。キャパシタ７２４は、駆動増幅器５１６ａの出力とノードＦとの間に結合される。キャパシタ７２６は、ノードＦと回路接地との間に結合される。インダクタ７２８は、ノードＦと電力増幅器５２０ａの入力との間に結合される。抵抗器７３０は、電力増幅器５２０ａの入力とバイアス電圧との間に結合される。
【００４７】
[0056]整合回路５２２ａ内で、インダクタ７３２は、整合回路５２２ａの入力と出力との間に結合される。インダクタ７３４は、整合回路５２２ａの入力と電源との間に結合される。キャパシタ７３６は、整合回路５２２ａの出力と回路接地との間に結合される。
【００４８】
[0057]図７は、整合回路５１４ａ、５１８ａおよび５２２ａの例示的な設計を示す。一般に、整合回路は、ローパスネットワーク、ハイパスネットワーク、バンドパスネットワークなどの任意のトポロジーで実装され得る。整合回路はまた、望ましい性能を獲得するために、任意の数の反応性素子（たとえば、インダクタおよびキャパシタ）で実装され得る。反応性素子は、整合回路の入力および出力でのインピーダンスに基づいて選択された値を有することができる。整合回路はまた、インピーダンス整合を可能にするために、１つまたは複数の調節可能な反応性素子（たとえば、１つまたは複数の可変キャパシタまたは可変バラクタ）で実装され得る。調節可能な反応性素子により、整合回路に結合された異なる負荷および／または異なる周波数に対するよりよいインピーダンス整合が可能になり得る。たとえば、調節可能な反応性素子により、整合回路５２２ａが図５のデュプレクサ５３０ａもしくはアンテナ４５０ａのいずれかに整合するか、および／または異なる周波数でアンテナ４５０ａに整合することが可能になり得る。
【００４９】
[0058]図５の電力増幅器５２０ａおよび５２０ｂは、様々な回路設計で実装され得る。各電力増幅器は、その電力増幅器に望ましい特性と性能とを獲得するために実装され得る。
【００５０】
[0059]図８は、図５の電力増幅器５２０ａまたは５２０ｂに使用され得る、電力増幅器８００の例示的な設計の概略図を示す。電力増幅器８００は、スタック内で結合されたＫ個のＮチャネル金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）トランジスタ８１０ａ〜８１０ｋを含み、ここでＫは任意の整数値であり得る。最下部のＮＭＯＳトランジスタ８１０ａは、回路接地に結合されたそのソースと、ＡＣカップリングキャパシタ８２２を介して入力信号（ＰＡｉｎ）を受信するそのゲートとを有する。スタック内のもっと上の各ＮＭＯＳトランジスタ８１０は、スタック内の下の別のＮＭＯＳトランジスタのドレインに結合されたそのソースを有する。最上部のＮＭＯＳトランジスタ８１０ｋは、出力信号（ＰＡｏｕｔ）を供給するそのドレインを有する。負荷インダクタ８１２は、電源（Ｖｄｄ）と最上部のＮＭＯＳトランジスタ８１０ｋのドレインとの間に結合され、電力増幅器８００用のＤＣバイアス電流を供給する。負荷インダクタ８１２は、電力増幅器８００の出力に結合された整合回路の一部であり得る。ＮＭＯＳトランジスタ８１０ａ〜８１０ｋのゲートは、それぞれＫ個の抵抗器８２０ａ〜８２０ｋを介して、Ｋ個のバイアス電力Ｖｂｉａｓ１〜ＶｂｉａｓＫを受信する。バイアス電力は、電力増幅器８００が動作可能であるときにそれをオンにし、電力増幅器８００が動作不可であるときにそれをオフにするために生成することができる。
【００５１】
[0060]ＰＡｏｕｔ信号は、各ＮＭＯＳトランジスタ８１０の破壊電圧（breakdown voltage）を超える可能性がある大きい電圧振幅を有する場合がある。ＰＡｏｕｔ信号の大きい電圧振幅は、Ｋ個のＮＭＯＳトランジスタ８１０ａ〜８１０ｋにわたって、ほぼ等しく分割または分散され得る。次いで、各ＮＭＯＳトランジスタ８１０は、高信頼性を実現するために、ＮＭＯＳトランジスタの破壊電圧よりも小さくなり得る少量の電圧振幅のみを保つことができる。Ｋ個のバイアス電力Ｖｂｉａｓ１〜ＶｂｉａｓＫは、たとえば、各ＮＭＯＳトランジスタ８１０が電圧振幅の約１／Ｋを保つように、ＰＡｏｕｔ信号の電圧を望ましく分割するために選択され得る。
【００５２】
[0061]図８は、電力増幅器の例示的な設計を示すが、電力増幅器は他の方式で実装することもできる。たとえば、電力増幅器は、他のタイプのトランジスタ、または他の回路トポロジーなどで実装され得る。図８に示された例示的な設計はまた、図５の駆動増幅器の任意の１つに使用され得る。電力増幅器５２０ａおよび５２０ｂは（ならびに駆動増幅器も）、入力電力、出力電力、線形性、高調波などに対する異なる要件を有する場合がある。したがって、電力増幅器５２０ａおよび５２０ｂは（ならびに駆動増幅器も）、異なる数のスタックされたＮＭＯＳトランジスタ、異なるトランジスタサイズ、異なる負荷インダクタ、異なるバイアス電圧、異なるバイアス電流、異なるインピーダンス整合回路、および／または他のパラメータ用の異なる特性を有する場合がある。
【００５３】
[0062]図９は、図５のスイッチのうちのいずれにも使用され得る、スイッチ９００の概略図を示す。スイッチ９００内で、Ｍ個のＮＭＯＳトランジスタ９１０ａ〜９１０ｍがスタック内で結合され、ここでＭは任意の整数値であり得る。（最下部のＮＭＯＳトランジスタ９１０ａを除く）各ＮＭＯＳトランジスタ９１０は、スタック内の次のＮＭＯＳトランジスタのドレインに結合されたそのソースを有する。最上部のＮＭＯＳトランジスタ９１０ｍは、入力信号（Ｖｉｎ）を受信するそのドレインを有し、最下部のＮＭＯＳトランジスタ９１０ａは、出力信号（Ｖｏｕｔ）を供給するそのソースを有する。各ＮＭＯＳトランジスタ９１０は、対称的な構成で実装されてもよく、各ＮＭＯＳトランジスタのソースとドレインは交換可能であり得る。Ｍ個の抵抗器９２０ａ〜９２０ｍは、それぞれ、ノードＡに結合された１つの端部と、ＮＭＯＳトランジスタ９１０ａ〜９１０ｍのゲートに結合された他の端部を有する。制御信号（Ｖｃｔｒｌ）はノードＡに供給される。制御信号は、スイッチ９００をオンにするために高電圧にセットされ、スイッチ９００をオフにするために低電圧にセットされ得る。
【００５４】
[0063]抵抗器９２０ａ〜９２０ｍは、たとえば、キロオームの範囲の比較的大きい抵抗を有することができる。ＮＭＯＳトランジスタ９１０がオンにされたとき、抵抗器９２０は、各ＮＭＯＳトランジスタのゲート〜ソースのキャパシタンスとゲート〜ドレインのキャパシタンスとを通る漏洩経路内のＶｉｎ信号に大きい抵抗を与えることによって、信号損失を低減することができる。ＮＭＯＳトランジスタ９１０がオフにされたとき、抵抗器９２０は、Ｖｉｎ信号の電圧振幅をスタック内のＭ個のＮＭＯＳトランジスタにわたってほぼ等しく分散させる助けになることができる。ＮＭＯＳトランジスタ９１０は、スイッチ９００がオンにされたときオン抵抗を低減するために、十分大きいサイズで設計することができる。
【００５５】
[0064]図９に示されていないが、Ｍ個の抵抗器は、ＮＭＯＳトランジスタ９１０ａ〜９１０ｍのドレインとソースとの間に、ＮＭＯＳトランジスタ９１０ごとに１つの抵抗器が結合され得る。これらの抵抗器は、スイッチ９００がオフ状態にあるとき、ＮＭＯＳトランジスタ９１０ｂ〜９１０ｍのソースをほぼ同じ電圧で維持することができる。次いで、これにより、Ｍ個のＮＭＯＳトランジスタ９１０ａ〜９１０ｍのすべてが整合バイアス状態になり得るし、オフ状態の間電圧が等しく分割され得る。
【００５６】
[0065]図９は、スイッチの例示的な設計を示すが、スイッチは他の方式でも実装され得る。たとえば、スイッチは、他のタイプのトランジスタ、または他の回路トポロジーなどで実装され得る。スイッチはまた、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、またはいくつかの他の半導体プロセス技術で実装され得る。
【００５７】
[0066]例示的な設計では、装置（たとえば、ワイヤレスデバイス、ＩＣ、回路モジュールなど）は、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器とを備えることができる。第１の電力増幅器（たとえば、図５の電力増幅器５２０ａ）は、第１の動作モードで、第１の入力信号を増幅し、第１のアンテナ（たとえば、アンテナ４５０ａ）に第１の出力信号を供給することができる。第２の電力増幅器（たとえば、電力増幅器５２０ｂ）は、第１の動作モードで、第１の入力信号または第２の入力信号を増幅し、第２のアンテナ（たとえば、アンテナ４５０ｂ）に第２の出力信号を供給することができる。第１の電力増幅器と第２の電力増幅器は、異なる特性、たとえば、異なるゲイン、異なる最大出力電力レベル、異なる回路設計、異なるトランジスタサイズ、異なるバイアス電圧、異なるバイアス電流などを有する場合がある。
【００５８】
[0067]例示的な設計では、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器は、（たとえば、図６Ｃに示されたように）第１の動作モードで、第１の入力信号と第２の入力信号と（すなわち、異なる入力信号）を増幅し、ＭＩＭＯ用の第１のアンテナと第２のアンテナに、第１の出力信号と第２の出力信号とを供給することができる。別の例示的な設計では、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器の両方は、（たとえば、図６Ｄに示されたように）第１の動作モードで、送信ダイバーシティのために、第１の入力信号（すなわち、同じ入力信号）を増幅し、第１のアンテナと第２のアンテナに、第１の出力信号と第２の出力信号とを供給することができる。さらに別の例示的な設計では、第１の動作モードで、キャリアアグリゲーション用に、第１の電力増幅器は第１のキャリア用の第１の入力信号を増幅することができ、第２の電力増幅器は第２のキャリア用の第２の入力信号を増幅することができる。
【００５９】
[0068]例示的な設計では、第１の電力増幅器は、（たとえば、図６Ａに示されたように）第２の動作モードで、第３の入力信号（たとえば、ＣＤＭＡ信号）を増幅し、第１のアンテナに第３の出力信号を供給することができる。第２の電力増幅器は、（たとえば、図６Ｂに示されたように）第３の動作モードで、第４の入力信号（たとえば、ＧＳＭ信号）を増幅し、第１のアンテナに第４の出力信号を供給することができる。第２の電力増幅器は第２の動作モードでは動作不可にされ得、第１の電力増幅器は第３の動作モードでは動作不可にされ得る。例示的な設計では、第２の動作モードと第３の動作モードは、異なる無線技術（たとえば、ＣＤＭＡとＧＳＭ）に関連付けられ得るし、第４の出力信号は、第３の出力信号よりも高い最大出力電力を有することができる。
【００６０】
[0069]例示的な設計では、駆動増幅器（たとえば、図５の駆動増幅器５１６ｃ）は、第４の動作モード（たとえば、図６Ｅに示されたバイパスモード）で、入力信号を増幅し、第１のアンテナに出力信号を供給することができる。第４の動作モードでは、入力信号はいかなる電力増幅器によっても増幅されない。
【００６１】
[0070]例示的な設計では、第１の駆動増幅器（たとえば、図５の駆動増幅器５１６ａ）は、第１の動作モードで、第１の入力信号を増幅することができる。第１の整合回路（たとえば、整合回路５１８ａ）は、第１の駆動増幅器と第１の電力増幅器との間に結合され得る。第２の駆動増幅器（たとえば、駆動増幅器５１６ｂ）は、第１の動作モードで、第１の入力信号または第２の入力信号を増幅することができる。第２の整合回路（たとえば、整合回路５１８ｂ）は、第２の駆動増幅器と第２の電力増幅器との間に結合され得る。例示的な設計では、第３の整合回路（たとえば、整合回路５２２ａ）は、第１の電力増幅器の出力に結合され得る。第４の整合回路（たとえば、整合回路５２２ｂ）は、第２の電力増幅器の出力に結合され得る。
【００６２】
[0071]例示的な設計では、第１のデュプレクサ（たとえば、デュプレクサ５３０ａ）は、第１の電力増幅器と第１のアンテナとの間に結合され得る。第２のデュプレクサ（たとえば、デュプレクサ５３０ｂ）は、第２の電力増幅器と第２のアンテナとの間に結合され得る。
【００６３】
[0072]例示的な設計では、第１のスイッチ（たとえば、スイッチ５１２ａ）は、第１のスイッチが使用可能であるとき、第１の動作モードで、第１の電力増幅器に向かって第１の入力信号を送ることができる。第２のスイッチ（たとえば、スイッチ５１２ｅ）は、第２のスイッチが使用可能であるとき、第１の動作モードで、第２の電力増幅器に向かって第１の入力信号を送ることができる。第３のスイッチ（たとえば、スイッチ５１２ｂ）は、第３のスイッチが使用可能であるとき、第１の動作モードで、第２の電力増幅器に向かって第２の入力信号を送ることができる。例示的な設計では、第４のスイッチ（たとえば、スイッチ５４２ａまたは５４２ｄ）は、第１の動作モードで、第１の電力増幅器から第１のアンテナに向かって第１の出力信号を送ることができる。第５のスイッチ（たとえば、スイッチ５４４ａまたは５４４ｂ）は、第１の動作モードで、第２の電力増幅器から第２のアンテナに向かって第２の出力信号を送ることができる。
【００６４】
[0073]例示的な設計では、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器は、単一のＩＣ上に製作され得る。別の例示的な設計では、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器は、２つの別々のＩＣ上に組み立てられ得る。
【００６５】
[0074]図１０は、ワイヤレスデバイスにより増幅を実行するためのプロセス１０００の例示的な設計を示す。第１の入力信号は、第１の動作モードで第１のアンテナ向けの第１の出力信号を取得するために、第１の電力増幅器で増幅され得る（ブロック１０１２）。第１の入力信号または第２の入力信号は、第１の動作モードで第２のアンテナ向けの第２の出力信号を取得するために、第２の電力増幅器で増幅され得る（ブロック１０１４）。第１の電力増幅器と第２の電力増幅器は、異なる特性を有する場合がある。
【００６６】
[0075]例示的な設計では、第１の入力信号と第２の入力信号（すなわち、異なる入力信号）は、第１の動作モードでＭＩＭＯ送信用の第１のアンテナと第２のアンテナ向けの第１の出力信号と第２の出力信号とを取得するために、第１の電力増幅器と第２の電力増幅器で増幅され得る。別の例示的な設計では、第１の入力信号（すなわち、同じ入力信号）は、第１の動作モードで、送信ダイバーシティのために、第１のアンテナと第２のアンテナ向けの第１の出力信号と第２の出力信号とを取得するために第１の電力増幅器と第２の電力増幅器の両方で増幅され得る。さらに別の例示的な設計では、第１のキャリア用の第１の入力信号は、第１の動作モードで、キャリアアグリゲーションのために、第１のアンテナと第２のアンテナ向けの第１の出力信号と第２の出力信号とを取得するために第１の電力増幅器で増幅され得、第２のキャリア用の第２の入力信号は第２の電力増幅器で増幅され得る。
【００６７】
[0076]例示的な設計では、第３の入力信号（たとえば、ＣＤＭＡ信号）は、第２の動作モードで第１のアンテナ向けの第３の出力信号を取得するために、第１の電力増幅器で増幅され得る（ブロック１０１６）。第４の入力信号（たとえば、ＧＳＭ信号）は、第３の動作モードで第１のアンテナ向けの第４の出力信号を取得するために、第２の電力増幅器で増幅され得る（ブロック１０１８）。第２の電力増幅器は第２の動作モードでは動作不可にされ得、第１の電力増幅器は第３の動作モードでは動作不可にされ得る。
【００６８】
[0077]本明細書に記載されたような、異なる特性を有し、複数のアンテナ上の送信をサポートする電力増幅器は、ＩＣ、アナログＩＣ、ＲＦＩＣ、混合信号ＩＣ、ＡＳＩＣ、プリント回路板（ＰＣＢ）、電子デバイスなどにされ得る。電力増幅器はまた、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）、ＮＭＯＳ、ＰチャネルＭＯＳ（ＰＭＯＳ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、バイポーラＣＭＯＳ（ＢｉＣＭＯＳ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）などの様々なＩＣプロセス技術を用いて製作され得る。
【００６９】
[0078]本明細書に記載された、異なる特性を有する電力増幅器を実装する装置は、スタンドアロンデバイスであり得るか、またはより大きいデバイスの一部であり得る。デバイスは、（ｉ）スタンドアロンＩＣ、（ｉｉ）データおよび／または命令を記憶するためのメモリＩＣを含み得る１つまたは複数のＩＣのセット、（ｉｉｉ）ＲＦ受信機（ＲＦＲ）またはＲＦ送信機／受信機（ＲＴＲ）などのＲＦＩＣ、（ｉｖ）移動局モデム（ＭＳＭ）などのＡＳＩＣ、（ｖ）他のデバイス内に埋め込まれ得るモジュール、（ｖｉ）受信機、携帯電話、ワイヤレスデバイス、ハンドセット、またはモバイルユニット、（ｖｉｉ）その他であり得る。
【００７０】
[0079]１つまたは複数の例示的な設計では、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、またはそれらの組合せで実装され得る。ソフトウェアに実装する場合、機能は、１つもしくは複数の命令もしくはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶され得るか、またはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。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任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ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され得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可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態の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でき、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ることができる。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（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、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、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ディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイ（登録商標）ディスクを含み、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、レーザで光学的にデータを再生する。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べきである。
【００７１】
[0080]本開示の前述の説明は、いかなる当業者でも本開示を作成または使用することができるように提供される。本開示への様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に記載された例および設計に限定されるものではなく、本明細書で開示された原理および新規の特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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