(57)【要約】【課題】　複数の異なる電力レベルで負荷の電力を供給するための方法および装置を提供すること。【解決手段】　この方法は、共通の変調フォーマットを有する信号を増幅する場合に、電力増幅器の高い電力出力と低い電力出力との間のシフトを含む。低い電力を出力している電力増幅器には、高い電力を出力している電力増幅器へ供給されるバイアスとは異なるバイアスが供給される。電力増幅器の出力には、高い電力を出力している電力増幅器出力の出力に掛けられるインピーダンスとは異なる低い電力出力でのインピーダンスが掛けられる。少なくとも１つの実施形態の場合には、電力増幅器は、電力増幅器が高い電力出力から低い電力出力に遷移しているかどうか、または電力増幅器が低い電力出力から高い電力出力に遷移しているかどうかにより、異なるしきい値レベルで高い電力出力と低い電力出力との間でシフトする。【選択図】　　　　図１
2004140837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の予め定義した所望の電力出力レベルのセットを含む拡張範囲内の負荷に電力を供給するための電力増幅回路であって、各所望の電力出力レベルが前記拡張範囲のサブセットであり、前記電力増幅回路が、
　増幅される信号を受信するための第１の入力と、バイアス信号を受信するための第２の入力と、増幅した信号を生成するための出力とを含む電力増幅器と、
　所望の出力電力レベルのうちの１つを選択する信号を受信し、バイアス調整制御信号およびインピーダンス選択制御信号を生成するためのバイアス調整回路およびインピーダンス選択回路を含む制御回路と、
　前記制御回路の前記電力増幅器および前記インピーダンス選択回路の出力に結合していて、各インピーダンス状態が所望の電力出力レベルの範囲の内の少なくとも１つに対応している別々に選択することができる複数のインピーダンス状態を含む可変インピーダンス回路と、
　前記制御回路の前記電力増幅器および前記バイアス調整回路に結合していて、前記バイアス調整制御信号を受信し、調整したバイアス信号を前記電力増幅器の前記第２の入力に供給するための可変供給とを含む電力増幅回路。
【請求項２】
前記可変インピーダンス回路が、前記電力増幅器の出力に結合している１つまたはそれ以上の出力インピーダンス段を含み、各出力インピーダンス段が負荷インピーダンス・ネットワークを含む、請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項３】
前記可変インピーダンス回路が、１つまたはそれ以上のインピーダンスおよび１つまたはそれ以上のスイッチを含み、各スイッチが前記１つまたはそれ以上のインピーダンスのうちの１つと対応し、そのインピーダンスが、前記対応するインピーダンスを、前記１つまたはそれ以上の出力インピーダンス段の１つまたはそれ以上の負荷インピーダンス・ネットワークのうちの１つに結合するために、選択的に動作が可能になる、請求項２に記載の電力増幅回路。
【請求項４】
前記電力増幅器が直列に結合している１つまたはそれ以上の増幅器を含み、直前の増幅器の出力が任意の直後の増幅器の入力に結合される、請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項５】
直前の増幅器の出力が段間整合回路を通して任意の直後の増幅器の入力に結合される、請求項４に記載の電力増幅回路。
【請求項６】
前記段間整合回路が負荷インピーダンス・ネットワークを含む、請求項５に記載の電力増幅回路。
【請求項７】
前記インピーダンス選択制御信号が前記負荷インピーダンス・ネットワークに送られ、前記段間整合回路の前記負荷インピーダンス・ネットワークのインピーダンス値を前記インピーダンス選択制御信号に基づいて調整することができる、請求項６に記載の電力増幅回路。
【請求項８】
予め定義した各電力出力レベルが所望の電力出力レベルのある範囲内に含まれる、請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項９】
前記所望の各電力出力レベルの範囲の一部が、前記予め定義した電力出力レベルのセット内の他の所望の出力レベルの範囲の一部と重なっている、請求項８に記載の電力増幅回路。
【請求項１０】
前記電力増幅回路が、無線通信デバイスの送信機で使用される、請求項１に記載の電力増幅回路。
【請求項１１】
拡張範囲上の電力増幅回路を通して負荷に電力を供給するための方法であって、
　複数の所望の電力出力レベルのセットを定義するステップであって、各電力出力レベルが拡張範囲のサブセットであるステップと、
　バイアス信号供給レベルおよび出力インピーダンスを所望の各電力出力レベルと関連づけるステップと、
　所望の電力出力レベルを選択するステップと、
　前記選択した所望の電力出力レベルに対応する前記バイアス信号供給レベルを調整するステップと、
　前記選択した所望の電力出力レベルに対応する出力インピーダンスを選択するステップと、
　増幅する信号を受信するステップと、
　前記受信した信号を増幅するステップとを含む方法。
【請求項１２】
新しい所望の電力出力レベルが選択された場合であって、前記新しい所望の電力レベルが前の所望の電力レベルよりも高い場合には、バイアス電流が増大し、小さな出力インピーダンスが選択され、前記新しい所望の電力レベルが前の所望の電力レベルよりも低い場合には、バイアス電流が減少し、大きな出力インピーダンスが選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
定義した各所望の電力出力レベルが、前記電力増幅回路が動作する拡張範囲のサブセットに対応する所望の電力出力レベルのある範囲内に位置する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
複数の所望の電力レベルのセットの定義が、所望の電力レベルの複数の範囲の定義を含み、該複数の各範囲の一部が他の所望の出力レベルの範囲の一部と重なっている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
さらに、
　新しい所望の電力出力値を選択するステップと、
　前記新しい所望の電力出力値を所望の電力出力レベルの現在選択している範囲と比較するステップと、
　前記新しい所望の電力出力値が、所望の電力出力レベルの現在選択している範囲内に入らない場合、前記新しい所望の電力出力値を含む所望の電力出力レベルの新しい範囲を選択し、前記バイアス信号供給レベルを調整し、所望の電力出力レベルの新しく選択した範囲に対応する出力インピーダンスを選択するステップとを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、
　新しい所望の電力出力値を選択するステップと、
　前記新しい所望の電力出力値を前に選択した所望の電力出力レベルと比較するステップと、
　前記新しい所望の電力出力値が、前に選択した電力出力レベルとほぼ等しくない場合に、前記新しい所望の電力出力値に対応する新しい所望の電力出力レベルを選択し、前記バイアス信号供給レベルを調整し、前記新しい所望の電力出力レベルに対応する出力インピーダンスを選択するステップとを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、概して、電力増幅回路および複数の所望の電力出力レベルで電力を供給するための方法に関し、特に予め定義した歪みの限度を超えないで増幅器バイアス信号をさらに低減することができるように、所望の電力出力レベルに応じて、電力増幅器の出力に結合している負荷を調整する電力増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
　多くの無線通信プロトコルは、種々のレベルで出力電力を送信することができる通信ネットワークで動作する送信機を提供する。出力電力のレベルを変化させる１つの理由は、基地局からいろいろな距離に位置する移動送信機をカバーするためである。ある場合には、無線通信プロトコルは、基地局が受信中の信号が比較的一定の電力レベル、または固定電力レベルでの受信を要求する。このような２つのプロトコルの例としては、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）または広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）がある。この要求を満足させるために、移動送信機は、信号を受信しているレベルにより、いくつかの電力出力レベルのうちの１つで送信を行う。
【０００３】
　送信出力電力が変動する恐れがある他の例としては、２ｄＢ段階で制御することができる２０ｄＢ〜３０ｄＢの範囲内で、移動送信機の出力電力をある範囲内で制御することができる移動通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）、および無線送信機の電力出力の７つの４ｄＢ段階を必要とする初期のアナログ・セルラー規格等がある。
【０００４】
　以前は、ある範囲の電力出力を送ることができる電力増幅器は、多くの場合、最高の電力レベルで最も効率的に動作するように設計されていた。それというのも、電力増幅器が最も高い電力レベルで動作している場合は、電力増幅器がそれより低い電力レベルで動作している場合と比較すると、相対的に大量の電力を消費するからである。それ故、一般的に、電力増幅器は低い電力レベルでの電力効率を犠牲にしてきた。しかし、経路損失が最大の場合には、移動局は、一般的に、その最大電力レベルで送信を行えばそれですむ。それ故、移動局は、通常、移動局の送信時間の中の多くの部分の間、低い電力レベルで送信する。
【０００５】
　低い電力出力値で動作効率を向上するために従来使用された従来技術の１つとしては、増幅器に供給されるバイアス信号を低減する方法などがあった。しかし、低減できるバイアス信号の大きさには限界がある。バイアスを下げすぎると、歪みが起こり、隣接するチャネル電力要求が適合しなくなる恐れが大きくなる。
【０００６】
　低い電力出力値での動作効率を向上するために使用されたもう１つの技術は、電力増幅器の出力に結合している負荷インピーダンスを調整する方法である。しかし、電力出力値は、要求された元の最大値から大きくズレるので、性能を維持するにはインピーダンスをもっと大きく変化させなければならない。
【０００７】
　少なくとも１つの従来技術は、電力増幅器回路で調整を行うことにより送信機動作環境の変動に対処しようとした。すなわち、引用によって本明細書の記載に援用する、モトローラ社に譲渡された、「信号増幅による変調のための方法および装置」（Ｍｅｔｈｏｄ　Ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｓｉｇｎａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）という名称の、クロムスドルフ他の米国特許第６，２８１，７４８号の技術である。クロムスドルフ他は、例えば、四相位相シフトキ
ーイング（ＱＰＳＫ）、二値位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）および／または直交振幅変調（ＱＡＭ）のような異なる変調フォーマットを有する信号を送信することができる多モード通信送信機を開示している。この送信機は、異なる通信変調フォーマット用の異なるインピーダンス値を有する変調フォーマット・スイッチを有する増幅器を備える。
【０００８】
　クロムスドルフ他は、また、供給されるバイアスを調整することにより、電力増幅器での電力消費の低減も開示している。もう１つの例については、とりわけ、「増幅器バイアス制御デバイス」（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　Ｂｉａｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｅｖｉｃｅ）という名称の米国特許第５，６２５，３２２号を参照されたい。
【特許文献１】米国特許第６，２８１，７４８号
【特許文献２】米国特許第５，６２５，３２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
　しかし、本発明者は、低い電力出力レベルにおいて、電力増幅器の出力に結合しているインピーダンスを低減することによりバイアス信号をさらに低減することができることを発見した。一方、隣接チャネルのノイズおよび送信電力の大きさは、依然として隣接チャネル電力要件以下のままである。その結果、高い電力出力レベルで電力効率を犠牲にしないで、低い電力出力レベルで効率を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　本発明は、電力増幅器で、複数の異なる電力レベルで負荷に電力を供給する方法を提供する。この方法は、共通の変調フォーマットを有する信号を増幅する場合に、電力増幅器の高い電力出力と低い電力出力との間のシフトを含む。低い電力出力の場合には、電力増幅器に、高い電力出力の場合に電力増幅器に供給されるバイアスとは異なるバイアスが供給される。さらに、電力増幅器の出力には、高い電力出力の場合に電力増幅器出力の出力に掛けられるインピーダンスとは異なる低い電力出力でのインピーダンスが掛けられる。
【００１１】
　少なくとも１つの実施形態の場合には、電力増幅器は、電力増幅器が高い電力出力から低い電力出力に遷移しているかどうか、または電力増幅器が低い電力出力から高い電力出力に遷移しているかどうかにより、異なるしきい値レベルで高い電力出力から低い電力出力へシフトする。
【００１２】
　さらに他の実施形態の場合には、拡張範囲内で電力増幅回路を通して負荷に電力を供給する方法は、複数の所望の電力出力レベルのセットの定義を含み、各電力出力レベルは、拡張した範囲のサブセットである。バイアス信号供給レベルおよび出力インピーダンスは、所望の各電力出力レベルに関連する。次に、所望の電力出力レベルが選択される。次に、バイアス信号供給レベルは調整され、次に、出力インピーダンスが、選択した所望の電力出力レベルに応じて選択される。次に、信号は電力増幅回路により受信され、増幅される。
【００１３】
　本発明は、さらに、電力増幅回路の動作範囲内で高い出力電力レベルおよび低い出力電力レベルの出力を有する電力増幅器を含む電力増幅回路を供給する。電力増幅回路は、さらに、電力増幅器に結合している可変バイアス回路を含み、可変バイアス回路は、少なくとも第１および第２の電力増幅器バイアス構成と、電力増幅器の出力に結合している可変インピーダンス回路とを含み、可変インピーダンス回路は、少なくとも第１および第２の電力増幅器インピーダンス構成を有する。電力増幅器は、高い出力電力レベルでの電力増幅器のバイアス構成に対して、低い出力電力レベルでの低減したバイアス構成に構成され、電力増幅器には、高い出力電力レベルでの電力増幅器の負荷に対して、低い出力電力レベルでの高いインピーダンスが掛けられる。
【００１４】
　もう１つの実施形態の場合には、電力増幅回路は、所望の出力電力レベルのうちの１つを選択する信号を受信し、可変バイアス回路および可変インピーダンス回路によりそれぞれ受信されるバイアス調整制御信号およびインピーダンス選択制御信号を生成するためのバイアス調整回路およびインピーダンス選択回路を含む制御回路を含む。
　当業者であれば、添付の図面を参照しながら本発明の詳細な説明を注意深く読めば、本発明の種々の態様、機能および利点をよりよく理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　図１は、本発明の少なくとも１つの実施形態による複数の予め定義した所望の電力出力レベルのセットを含む拡張範囲内で負荷に電力を供給するための電力増幅回路１００である。電力増幅回路１００は、増幅する信号を受信するための入力１０４、バイアス信号を受信するための第２の入力１０６、および増幅された信号が生成される出力１０８を有する電力増幅器１０２を含む。
【００１６】
　電力増幅器１０２の出力は、可変インピーダンス回路１１０に結合される。可変インピーダンス回路１１０は、別々に選択することができる複数のインピーダンス状態を含み、各インピーダンス状態は、電力増幅器１０２の出力１０８への潜在的に異なるインピーダンスを表す。特定のインピーダンス状態の選択は、インピーダンス選択制御信号１１２により制御される。可変インピーダンス回路の出力は、無線通信信号を送信するためのアンテナに送られる電力増幅回路１００の増幅された出力信号１１４を生成する。
【００１７】
　第２の入力１０６を通して電力増幅器が受信したバイアス信号は、可変バイアス回路１１６により生成される。可変バイアス回路は、可変供給レベルを生成することができ、供給レベルは、一般的に、バイアス調整制御信号１１８により制御される。少なくとも図の実施形態の場合には、バイアス調整制御信号１１８およびインピーダンス選択制御信号１１２は、制御回路１２０により生成される。バイアス調整制御信号１１８は、バイアス調整回路１２２により生成され、インピーダンス選択制御信号１１２は、インピーダンス選択回路１２４により生成される。バイアス調整回路１２２およびインピーダンス選択回路１２４の両方は、インピーダンス選択制御信号およびバイアス調整制御信号１１８が生成される所望の出力電力レベル信号１２６を受信する。
【００１８】
　図２は、図１の電力増幅回路１００の少なくとも１つの実施形態のより詳細な略図１３０である。このより詳細な回路の略図１３０の電力増幅器１０２は、入力１０４に結合している入力整合回路１３２を含む。入力整合回路は、電力増幅器１０２の入力インピーダンスを、ドライバ段増幅器１３４の入力インピーダンスに整合する。ドライバ段増幅器は、ドライバ段増幅器１３４のバイアス入力に結合している入力１０６Ａ、および電源１３８に結合している供給入力１３６を含む。電源１３８は、交流信号成分を有する信号の一部をろ過するインダクタ１４０を通してドライバ段増幅器１３４の供給入力に結合している。電源レベル１３８とアース１４４との間に結合しているコンデンサ１４２は追加のろ過を行う。
【００１９】
　ドライバ段増幅器１３４の出力は、段間整合回路１４８を通して最終段増幅器１４６の入力に結合される。段間整合回路１４８は、増幅器段間で無線周波整合を行うためのインダクタおよびコンデンサのようなインピーダンス素子を含むインピーダンス・ネットワークである。
【００２０】
　ドライバ段１３４と同様に、最終段増幅器１４６は、可変バイアス回路１１６に結合されるバイアス信号入力１０６Ｂを含む。ある例の場合には、最終段が受信したバイアス信号は、ドライバ段に供給されたバイアス信号と同じものであってもよいし、異なるもので
あってもよい。バイアス信号が異なる場合には、可変バイアス回路が、異なる各バイアス信号を生成するための別の回路素子、または追加の回路素子を必要とする場合がある。本実施形態が開示している電力増幅器１０２は、少なくとも２つの増幅段１３４および１４６を有する電力増幅器であるが、電力増幅器１０２は、３つ以上の多数の段を有する１つの段、または電力増幅器を有する電力増幅器を含む任意の数の段を含むことができる。一般的に、段間整合回路１４８は、電力増幅器１０２の各シーケンシャルな増幅段間に位置する。
【００２１】
　最終段増幅器１４６の出力は、出力インピーダンス回路に結合される。図の実施形態の場合には、出力インピーダンス回路は、可変インピーダンス回路１１０である。出力インピーダンス回路は、１つまたはそれ以上のインピーダンス段を含むことができる。図の実施形態の場合には、可変インピーダンス回路１１０は２つの段１５０および１５２を含む。図の例の場合には、第２の段１５２だけを種々に調整することができる。他の例の場合には、また、種々に調整することができる追加のインピーダンス段を有利に適合させることができる。
【００２２】
　可変インピーダンス回路１１０の第１の段１５０は、電力増幅器１０２の出力に直列に結合している送信線素子１５４を含む。電力増幅器１０２の出力に直接結合していない送信線素子１５４の端部は、コンデンサ１５６を通してアースに結合していて、インダクタ１５８を通して電力供給源に結合している。電圧供給源１３８とドライバ段の供給入力１３６との間に結合しているインダクタ１４０と同様に、インダクタ１５８は、交流信号成分の一部をろ過する。コンデンサ１６０は、コンデンサ１４２と同様に追加のろ過を行う。
【００２３】
　可変インピーダンス回路１１０の第２の段１５２は、第１の段と同様に、送信線素子１６２を含む。送信線素子１６２は、可変インピーダンス回路１１０の第１の段１５０の送信線素子１５４と直列に結合している。追加のインピーダンス素子として機能しているコンデンサ１６４は、第１の段１５０の送信線素子１５４に直接結合していない送信線素子１６２の端部をアースに結合する。第２のコンデンサ１６６は、ピン・ダイオード１６８が動作できるようになった場合に、可変インピーダンス・ネットワーク１１０の第２の段１５２の効果的なインピーダンス・ネットワークに選択的に結合させることができるもう１つのインピーダンス素子として機能する。
【００２４】
　ピン・ダイオード１６８が動作可能になると、第２のコンデンサ１６６が、コンデンサ１６４と並列に効果的に結合される。ピン・ダイオード１６８は、このダイオード１６８の両端に十分な直流電圧差を掛けることにより動作可能にすることができる。ダイオードの一方の端部はアースに結合される。ダイオード１６８の他方の端部は、交流信号成分をろ過するために使用されるインダクタ１７２を通して、制御回路１２０が生成する制御信号１７０を受信する。別の方法としては、他のタイプの切替え素子をピン・ダイオード１６８の代わりに使用することができる。別の方法としては、例えば、電界効果トランジスタまたはバイポーラ・トランジスタのようなトランジスタ、またはマイクロエレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭ）を使用することもできる。直流阻止コンデンサ１７４は、可変インピーダンス回路１１０の最後の（第２の）段１５２の出力と電力増幅回路１００の出力１１４の間に結合している。
【００２５】
　図の実施形態の場合には、制御回路１２０は、所望の電力出力レベルに対応する信号を制御回路１２０に供給するマイクロプロセッサ１７４に結合している。制御回路１２０は、次に、マイクロプロセッサ１７４から受信した所望の出力レベルを、それぞれ、可変バイアス回路および可変インピーダンス・ネットワークが使用するのに適しているバイアス調整制御信号およびインピーダンス選択制御信号に変換する。別の方法としては、電磁カ
プラのような指向性カプラ１７５を、入力信号の信号レベルを検出するために使用することができ、次に、制御回路１２０は、入力信号に対応する検出した信号１７７を、バイアス調整制御信号およびインピーダンス選択制御信号を判断するために使用することができ、特に、所望の電力出力レベルは、入力信号１０４の線形増幅に基づいている。図の実施形態の場合には、制御回路１２０は、マイクロプロセッサ１７４から独立しているが、他の実施形態の場合には、制御回路１２０およびマイクロプロセッサ１７４を１つの組合わせ素子に内蔵させることができることを当業者であれば理解することができるだろう。
【００２６】
　少なくとも１つの実施形態によれば、インピーダンス選択制御信号および可変バイアス調整信号のうちの少なくとも一方は、ヒステリシスによる切替えを内蔵する。より詳細に説明すると、インピーダンス選択制御信号および可変バイアス調整信号は、所望の出力電力レベルが高い電力レベルから低い電力レベルに遷移中１７６であるかどうか、または所望の出力電力レベルが低い電力レベルから高い電力レベルに遷移１７８中であるかどうかにより、別のしきい値点で値を変更する。回路がインピーダンスの変化またはバイアス電流スイッチの変化を制御しているしきい値レベルでのヒステリシスによる切替えを内蔵させることにより、電力増幅回路１００は、電力レベルが遷移点においてまたはその近くで動作している場合に発生する切替えの回数を制限することができる。これにより、場合により、切り替えが行われる度に、信号に導入される追加ノイズまたは中断のような送信した信号で発生する望ましくない効果の発生を除去または低減することができる。
【００２７】
　ヒステリシスによる切替えを内蔵させるために使用することができる回路素子の一例としては、ヒステリシスによるコンパレータ１８０等がある。図３の例示としての実施形態の場合には、ヒステリシスによるコンパレータの一方の入力は、所望の出力電力値に結合していて、他の入力は基準電圧に結合している。例えば、インピーダンス選択制御信号１７０のような対応する制御信号は、次に、ヒステリシスによるコンパレータ１８０の出力のところで生成される。この実施形態は、２つの可能なインピーダンス状態の間で切替えが行われる場合に特に適している。他の例の場合には、マイクロプロセッサを、同じまたは類似の結果を生じるように、またもっと多くの数のインピーダンス状態の間を区別するための制御信号を容易に発生するようにプログラムすることができる。
【００２８】
　図４は、複数の予め定義した所望の電力出力レベルのセット１９０の例を示すグラフである。一般的に、予め定義した所望の各電力出力レベルは、それと関連していて、予め定義した所望の電力出力レベルの定義した動作範囲内でもっと有効な動作のために最適化される対応するバイアス調整値、およびインピーダンス選択値を有する。
【００２９】
　所望の出力電力は変化するので、新しい所望の出力電力が、現在選択されている予め定義した所望の電力出力レベルの動作範囲と比較される。新しい所望の出力電力が、現在選択している予め定義した所望の電力出力レベルの下限より低い場合には、新しい所望の出力電力を含む予め定義した所望の低い電力出力レベルが選択される。新しい所望の出力電力が、現在選択している予め定義した所望の電力出力レベルの上限より大きい場合には、新しい所望の出力電力レベルを含む予め定義した所望の高い電力出力レベルが選択される。予め定義した所望の出力電力レベルの範囲の少なくとも一部を重ねることにより、ヒステリシスによる切り替え効果を同じように達成することができる。
【００３０】
　ある例の場合には、同じインピーダンス選択値および／またはバイアス調整値を２つ以上の予め定義した所望の電力出力レベルと関連づけることができる。そうすることにより、インピーダンス値およびバイアス値の両方より低い値を、現在選択されている予め定義した所望の電力出力レベルが変化するある状況下で変更することができる。
【００３１】
　一般的に、所望の電力出力レベルが増大するにつれて、バイアス信号の値が増大し、電
力増幅器の出力に結合しているインピーダンスの値が減少する。出力インピーダンスおよびバイアス信号の両方を一緒に制御することにより、ノイズ制限または隣接するチャネルで生成した無駄な電力消費量を超えないで、出力インピーダンスおよびバイアス信号の一方または他方のある種の制限を超えることができる。例えば、低い電力増幅レベルで、電力増幅器の出力のところの負荷インピーダンスを増大することにより、出力インピーダンスが変わっていない場合には、バイアス信号をもっと低いレベルに低減することができる。これにより、今度は、もっと高い電力効率の機会が増える。
【００３２】
　図５は、それぞれ、現在のインピーダンス２１２と並列に、２つ以上の追加インピーダンス２０８，２１０を別々に選択的に結合するために、２つ以上の制御線２０４，２０６を有する第２の段２０２を含む可変インピーダンス回路２００の他の実施形態である。
【００３３】
　図６は、直列にインピーダンス２２８を選択的に結合するために、一組の制御線２２４，２２６を有する第２の段２２２を含む可変インピーダンス回路２２０のさらに他の実施形態である。より詳細に説明すると、制御線２２４，２２６を通してピン・ダイオード２３０の両端に十分な電圧差を掛けると、インピーダンスのもっと低い別の信号経路が選択的に動作可能になり、それによりインピーダンス２２８を十分にバイパスすることができる。この実施形態の場合には、インピーダンス２２８は、送信線素子２３４に直列な直流阻止コンデンサ２３２を含み、ピン・ダイオード２３０に直列な直流阻止コンデンサ２３３を含む。
【００３４】
　図７は、図６に示すように、直列にインピーダンス２２８を選択的に結合する他に、図２および図５に示すように、インピーダンス２２４を現在のインピーダンス２１２に並列に選択的に結合することができる第２の段２４２を含む可変インピーダンス回路２４０のさらにもう１つの実施形態である。
【００３５】
　図８は、本発明の機能を内蔵する送信機の一例である。より詳細に説明すると、図８は、ＲＦ入力回路２５２および図１および図２の電力増幅回路１００を含む送信機のブロック図２５０である。特に、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２５４は、周波数変調情報信号を生成するために、情報信号を所定の周波数の発振信号と結合するために使用される。周波数変調情報信号は、次に、通常は、通過帯域フィルタであるフィルタとして、また周波数変調情報信号の振幅を増幅する増幅デバイスの両方として機能するバッファ２５６に結合している。バッファ２５６で増幅した後で、バッファの出力は、送信機２５０が送信していないか、またはＲＦ入力信号２６２を送信できる低い減衰状態である場合に、大きく減衰させるために増幅器制御信号２６０により調整することができる可変減衰器２５８を通して結合される。
【００３６】
　ＲＦ入力信号２６２は、次に、電力増幅器１０２の最初の段であるドライバ段１３４に結合される。ドライバ段１３４の出力は、電力増幅器１０２の最終段である増幅器１４６の入力に結合される。電力増幅器１０２のドライバ段１３４からＲＦ信号を受信した場合には、電力増幅器１０２の最終段１４６は、電力増幅器１０２の出力に結合している可変インピーダンス回路１１０を通してアンテナ２６４に結合されるＲＦ出力信号を生成するために、ＲＦ信号をさらに増幅する。
【００３７】
　図９は、本発明の利点を利用する目的で、無線通信デバイス３００が動作できるようにするために、図８の送信機、および図１の電力増幅回路をさらに内蔵することができる携帯電話のような無線通信デバイス３００のブロック図である。図９の無線通信デバイス３００においては、マイクロプロセッサ３０２により特定の無線周波数が決定される。特定の無線周波数は、インタフェース回路３０６を通して周波数シンセサイザ３０４に送られる。受信機３０８が受信したデータ信号は復号され、インタフェース回路３０６によりマ
イクロプロセッサ３０２に送られ、送信機２５０により送信されるデータ信号が、マイクロプロセッサ３０２により発生し、送信機２５０に送られる前にインタフェース回路３０６によりフォーマットされる。送信機２５０および受信機３０８の動作状態は、インタフェース回路３０６により動作可能になったり動作不能になったりする。
【００３８】
　好適な実施形態の場合には、マイクロプロセッサ３０２は、処理ユニット１７４の一部を形成する。この処理ユニットは、インタフェース回路３０６と一緒に、メモリ・セクション３１０に記憶しているプログラムの制御の下で必要な処理機能を実行する。マイクロプロセッサ３０２およびインタフェース回路３０６は、協力して、１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサを含むことができ、マイクロプロセッサの１つまたはそれ以上はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むことができる。メモリ・セクション３１０は、従来のＲＯＭ３１２、ＥＰＲＯＭ３１４、ＲＡＭ３１６、またはＥＥＰＲＯＭ３１８を含む１つまたはそれ以上のタイプの揮発性および／または不揮発性メモリを含む。当業者であれば、他のタイプのメモリも使用できることを容易に理解することができるだろう。
【００３９】
　無線通信デバイスの特徴となっている機能は、通常、ＥＥＰＲＯＭ３１８内に記憶されていて（もし使用できる場合には、これらの機能は、また、搭載ＥＥＰＲＯＭのマイクロプロセッサに記憶することもできる）、従来のセルラー・システムでの動作のために必要な数字割当て（ＮＡＭ）、および／またはコードレス・ベースと一緒に動作するための必要なベース識別（ＢＩＤ）を含むことができる。さらに、メモリ・セクション３１０には、バイアス信号供給レベルの調整、および選択した所望の電力出力レベルによる出力インピーダンスの選択を含む拡張範囲内で負荷に電力を供給する際に使用する複数のセットの予め記憶した命令が記憶されている。
【００４０】
　ユーザ・オーディオ、マイクロホン３２０およびスピーカ３２２の制御は、ユーザ・インタフェース回路３２６の一部を形成するオーディオ処理回路３２４により行われる。ユーザ・インタフェース回路３２６は、さらに、任意のキーパッド３３０および／またはディスプレイ３３２の動作を管理するユーザ・インタフェース処理回路３２８を含む。さらに、任意のキーパッド動作を触感ディスプレイの一部として内蔵することができる。
　図１０は、本発明の少なくとも１つの実施形態による複数の所望の電力出力レベルで電力を供給するための方法４００のフローチャートである。この方法は、複数の所望の電力出力レベルのセットの定義４０２を含み、バイアス信号供給レベルおよび出力インピーダンスは、各所望の電力出力レベルに関連する４０４。一般的に、所望の各電力出力レベルは、電力増幅回路の拡張動作範囲のサブセットである。少なくとも１つの実施形態の場合には、定義した各電力出力レベルは、所望の出力電力値の範囲に対応する。
【００４１】
　所望の電力出力レベルのセットが定義された後で、バイアス信号供給レベルおよび出力インピーダンスが所望の各電力出力レベルと関連づけられ、特定の所望の電力出力レベルが選択される４０６。選択する所望の電力出力レベルにより、選択した所望の電力出力レベルに対応するために、バイアス信号供給レベルが調整され４０８、出力インピーダンスが選択される４１０。次に、増幅される信号が受信され４１２、受信した信号が増幅される４１４。この方法は、新しい所望の電力出力レベルが選択される４１６まで引き続き受信信号を増幅する。
【００４２】
　図１１は、図１０の方法に関連づける新しい所望の電力出力レベルの選択のより詳細なフローチャートである。より詳細に説明すると、この方法は、新しい所望の電力出力値の選択４１８を含む。次に、新しい所望の電力出力レベルは、前に選択した所望の電力出力レベルと比較される４２０。新しい所望の電力出力レベルが前の電力出力レベルとほぼ等しくない場合には４２２、新しい電力出力レベルに対応する出力インピーダンスが選択され４２４、新しい電力出力レベルに対応するバイアス信号供給レベルが調整される４２６
。定義した所望の電力出力レベルが電力出力値のある範囲に対応する場合には、新しい所望の電力出力値が、現在選択している所望の電力出力レベル内に含まれる値の範囲内に入るかどうかが判断される。新しい電力出力値が、前に選択した電力出力レベルとほぼ等しい場合には、現在選択している出力インピーダンスおよびバイアス信号供給レベルが維持される。
【００４３】
　本発明者がその所有を確立し、通常の当業者が本発明を作成し使用できるような方法で、本発明および現在最良の形態と思われるものを説明してきたが、本明細書に開示した例示としての実施形態は、多くの方法で実行することができ、例示としての実施形態によってではなく、添付の特許請求の範囲だけにより制限される本発明の範囲および精神から逸脱することなしに種々様々に修正し、変更することができることを理解することができるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態による電力増幅回路のブロック図である。
【図２】図１の電力増幅回路のより詳細な略図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、予め定義した電力出力レベル間でのヒステリシスによる切替えを示すグラフおよび例示としての回路である。
【図４】少なくとも１つの実施形態による、複数の予め定義した所望の電力出力レベルのセットのグラフであり、所望の電力出力レベルは、重なり部分を含む所望の電力出力レベルの範囲に対応する。
【図５】負荷インピーダンス・ネットワーク内にすでに位置するインピーダンスに並列に、１つまたは２つの追加インピーダンスを選択的に結合することができる少なくとも１つの実施形態による可変インピーダンス回路の略図である。
【図６】負荷インピーダンス・ネットワーク内にすでに位置するインピーダンスに直列に追加インピーダンスを選択的に結合することができる少なくとも１つの実施形態による別のインピーダンス回路の略図である。
【図７】すでに存在するインピーダンスに並列に選択的に結合することができる追加インピーダンス、およびすでに存在するインピーダンスに直列に選択的に結合することができるもう１つの追加インピーダンスを含む少なくとも１つの実施形態によるさらにもう１つのインピーダンス回路の略図である。
【図８】図１の電力増幅回路を内蔵する送信機のブロック図である。
【図９】図８の送信機および図１の電力増幅回路を内蔵させることができる無線通信デバイスのブロック図である。
【図１０】本発明の少なくとも１つの実施形態による、複数の所望の電力出力レベルで電力を供給するための方法の流れ図である。
【図１１】新しい所望の電力出力レベルの選択を含む、図１０の方法のより詳細な流れ図である。
【符号の説明】
【００４５】
　１００・・・電力増幅回路、１０２・・・電力増幅器、１０４・・・入力、１０６・・・第２の入力、１０８・・・出力、１１０・・・可変インピーダンス回路、１１２・・・インピーダンス選択制御信号、１１４・・・出力信号、１１６・・・可変バイアス回路、１１８・・・バイアス調整制御信号、１２０・・・制御回路、１２２・・・バイアス調整回路、１２４・・・インピーダンス選択回路、１２６・・・出力電力レベル信号。
【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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【図１０】
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【図１１】
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