(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の電源を表す基準信号に応じて中間供給信号を生成する段と、電源段の出力電源電圧に基づいて前記基準信号を追跡する修正された信号を生成するようにそれぞれが適合された、複数の修正増幅器と、複数の調整された供給信号を生成するために、前記中間供給信号を複数の修正信号のそれぞれと結合する複数の結合器と、前記出力電源電圧を提供するために前記複数の調整された供給信号を結合する高出力電流能力を有する結合器を備える、電源段。
【請求項２】
前記結合器が電流結合器である請求項１に記載の電源段。
【請求項３】
前記出力電源電圧がＲＦ増幅器への電源信号として提供される、請求項１に記載の電源段。
【請求項４】
前記中間供給信号を生成する前記段が、前記基準信号に応じて複数の電源電圧のうちの１つを選択するように適合された、請求項１に記載の電源段。
【請求項５】
各修正増幅器が前記基準信号と前記調整された供給信号の合計との差を表す入力信号を受け取る、請求項１に記載の電源段。
【請求項６】
前記複数の結合器のそれぞれが変圧器を備える、請求項１に記載の電源段。
【請求項７】
前記複数の修正信号が各変圧器のそれぞれの一次巻線の１つのタップに接続され、前記中間信号が各変圧器の二次巻線の１つのタップに接続され、前記調整された供給信号が各変圧器の前記二次巻線の別のタップ上に形成される、請求項６に記載の電源段。
【請求項８】
前記結合器が前記調整された供給信号が形成される前記変圧器のタップ間の接続を備えることを特徴とする、請求項６に記載の電源段。
【請求項９】
前記中間供給信号が電圧供給信号である、請求項１に記載の電源段。
【請求項１０】
所望の電源を表す基準信号に応じて中間供給信号を生成するステップと、増幅器への出力電源電圧に応じて前記基準信号を追跡する複数の修正信号を生成するステップと、複数の調整された供給信号を生成するために各複数の修正信号と中間供給電圧とを結合するステップと、前記出力電源電圧を提供するために前記複数の調整された供給信号を前記増幅器に加算するステップを備える、出力供給信号を生成する方法。
【請求項１１】
対応する複数の並列接続された増幅器への電源信号として前記複数の調整された供給信号を提供するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中間供給信号を生成するステップが、前記基準信号に応じて複数の電源電圧の１つを選択するステップを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記修正信号は前記基準信号と前記出力電源電圧との間の誤差を表わし、さらに修正信号を増幅することを含む、請求項１０に記載の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源段及び出力供給信号を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
英国特許第２３９８６４８号は、スイッチ電源段および誤差修正段を備える特に有利な変調供給段を記載している。スイッチ電源段は、好ましい実施例では、ＲＦ（無線周波）増幅器によって増幅される信号を表す基準信号に応じて、複数の供給電圧のうちの１つを選択する。誤差修正段は、誤差修正増幅器を備え、ＲＦ増幅器に対してより精度の高い供給電圧を送達するために、スイッチ電源電圧内の誤差修正のための誤差修正電圧を提供する。
【０００３】
誤差修正段は、スイッチ電源段の高速修正を可能にするために提供される。出力電力と帯域幅の間にはトレードオフの関係がある。出力電力の増大は、高出力の修正増幅器および結合構成要素の寄生素子の増大により帯域幅の低減をもたらす傾向がある。
【０００４】
さらに、スイッチ電源電圧と誤差修正電圧を結合するために変圧器が有利に使用される場合、増大した電力操作に必要な変圧器のサイズの増大は、漏れインダクタンスおよび巻線間キャパシタンスの増大、および結果として帯域幅の損失をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第２３９８６４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、英国特許第２３９８６４８号に記載された有利な変調電源に改善を提供することであり、詳細には誤差修正段に改善を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、所望の電源を表す基準信号に応じて中間供給信号を生成する手段と、生成された中間供給信号および基準信号に応じて基準信号を追跡する調整された供給信号を生成するようにそれぞれが適合された、複数の調整手段とを備える、電源段が提供される。
【０００８】
より高い出力電流能力を出力電源電圧に提供するために、複数の生成された調整供給信号を加算する電流加算手段がさらに提供されてもよい。より高い出力電流能力は、好ましくは、任意の個々の調整された供給信号の電流能力より高い電流能力である。
【０００９】
出力電源段は、ＲＦ増幅器への電源信号として提供されてもよい。
【００１０】
各調整された供給信号は、対応する複数のＲＦ増幅器を備えるＲＦ増幅器段への電源信号として提供されてもよく、１つのＲＦ増幅器に対して電源を提供する。
【００１１】
供給信号を生成する手段は、基準信号に応じて複数の電源電圧のうちの１つを選択するように適合されてもよい。
【００１２】
複数の調整された供給信号を生成するために、供給信号を複数の修正信号のそれぞれと結合する複数の結合手段が提供されてもよい。各調整手段は、修正信号を生成する修正増幅器を含んでもよく、各修正増幅器は入力として基準信号と調整された供給信号の合計との間の差を表す信号を受け取る。各結合手段は、変圧器を備えてもよい。供給信号は各変圧器の一次巻線のタップに接続されてもよく、それぞれの修正信号は各変圧器のニ次巻線のタップに接続され、調整された供給信号は各変圧器のニ次巻線の別のタップ上に形成される。
【００１３】
加算手段は、調整された供給信号が形成される変圧器のタップ間の接続を備えてもよい。
【００１４】
中間供給信号は電圧供給信号であってもよく、調整された供給信号は電圧供給信号である。
【００１５】
本発明によれば、所望の電源を表す基準信号に応じて中間供給信号を生成するステップと、中間供給信号および基準信号に応じて基準信号を追跡する複数の調整された供給信号を生成するステップとを備える、出力供給信号を生成する方法が提供される。
【００１６】
前記方法は、対応する複数の並列接続された増幅器への電源信号として複数の調整された供給電圧を提供するステップをさらに備えてもよい。
【００１７】
前記方法は、出力電源電圧を提供するために複数の調整された供給信号を加算するステップをさらに備えてもよい。
【００１８】
前記方法は、増幅器への電源信号として加算された調整供給電圧を提供するステップをさらに備えてもよい。
【００１９】
中間供給信号を生成するステップは、基準信号に応じて複数の電源電圧のうちの１つを選択するステップを備えてもよい。
【００２０】
前記方法は、基準信号と出力信号との間の誤差を表す修正信号のステップをさらに備えてもよく、基準信号の複数の増幅バージョンを生成し、各増幅バージョンを中間供給信号と結合して複数の調整された供給信号を生成する。
本発明を、添付の図面を参照して以下に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による並列修正増幅器を含む修正段を組み込んだ例示的な変調電源段を示す図である。
【図２】変圧器―結合器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｃｏｍｂｉｎｅｒｓ）を使用して電源電圧を送達するための図１の修正段の一実施例を示す図である。
【図３】並列ＲＦ増幅器段に電源電圧を送達するための図１の修正段の一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を、例示的な実施形態を参照して一例として記載する。実施形態は本発明の理解を容易にするために記載されたものであり、本発明は記載した任意の実施形態の詳細に限定されないことが当業者には理解されよう。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義される。
【００２３】
同様の参照数字が異なる図で使用される下記の説明では、参照数字は他の図の要素に対応する１つの図の要素を示す。
【００２４】
図１は、本発明の原理による変調電源の例示的な実施形態を示す。例示的な実施形態は、英国特許第２３９８６４８号に開示された変調電源アーキテクチャに基づく。一般に例示的な変調電源は、全体として参照数字１００で示され、スイッチ電源段から粗い（ｃｏａｒｓｅ）供給電圧を生成する。修正増幅器を含む修正段は、変調電源の出力電圧が修正された電圧であるように、粗い供給電圧に対して高帯域幅の修正を提供する。
【００２５】
本発明の原理によれば、下記にさらに説明されるように、修正段の修正増幅器は、２つ以上の並列増幅器として実施される。これにより、変調電源段の動作および実施における改善、また変調電源段が実施されるアーキテクチャ全体の動作および実施における改善が可能になる。
【００２６】
図１をさらに参照すると、変調電源段１００は、差分ブロック１０２、スイッチ電源１０４、およびスケール・ブロック１５０を含み、これは一般に粗い供給段と考えることができる。
【００２７】
差分ブロック１０２は、第１の入力として入力ライン１１２上の基準信号ＲＥＦを受取る。基準信号ＲＥＦは、ＲＦ増幅器によって増幅される信号の代表であり、そのために変調電源段が供給電圧を生成する。基準信号ＲＥＦは、例えば、ＲＦ増幅器によって増幅される信号の包絡線を表す信号であってもよい。
【００２８】
差分ブロック１０２の出力は、スイッチ電源１０４への入力を形成する。当技術分野で公知のように、スイッチ電源は、その入力部分の信号に応じて、複数の固定された電圧レベルのうちの１つから生成される電圧を、その出力部分に生成するように適合される。しかし、本発明はスイッチ電源の使用に限定されない。
【００２９】
ライン１１６上のスイッチ電源１０４の出力は、スイッチ電源電圧ＶsWである。スイッチ電源電圧ＶsWは、スケール・ブロック１５０への入力となり、スケール・ブロック１５０は信号をスケール（ｓｃａｌｅ）してその後前記信号を差分ブロック１０２への第２の入力として提供する。このように、差分ブロック１０２は、（理想的な）基準信号とスイッチ電源の出力部分の実際の信号との間の誤差を表すスイッチ電源への出力を生成する。この誤差信号に応じて、スイッチ電源１０４は、その出力部分で供給信号をスイッチする（ｓｗｉｔｃｈ）。
【００３０】
図１は、粗い供給段の完全な実施例を表しておらず、粗い供給段の本質的な要素を必ずしも表していない。差分ブロック１０２、スイッチ電源段１０４、およびスケール・ブロック１５０は、当技術分野で公知のように、例示的な実施例を示しており、また追加の機能要素の包含を要求してもよい。例えば、スイッチ電源段１０４の出力部分に、出力フィルタを要求してもよい。本発明は、粗い供給段の実施例に関係なく、例示した粗い供給段の変更、修正または拡張（ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）が可能であることを当業者は理解するであろう。
【００３１】
図１をさらに参照すると、変調電源段１００は、差分ブロック１０６、修正段１６０（下記にさらに詳細に記述する）、電流結合器段１７８、およびスケール・ブロック１５２をさらに備え、これは一般に誤差修正パスと考えることができる。
【００３２】
差分ブロック１０６は、第１の入力として、ＲＥＦDELAYで示されるライン１２９上の基準信号ＲＥＦの遅延バージョンを受け取る。ライン１２９上の遅延基準信号ＲＥＦDELAYは、その入力としてライン１１２上の基準信号を受け取る遅延ブロック１３１によって生成される。
【００３３】
差分ブロック１０６の出力は、本発明の原理により２つ以上の並列修正増幅器を備える修正段１６０への入力を形成する。図示の例では、明瞭化および簡潔化の目的で、２つの並列修正増幅器を示す。しかし、一般には本発明の原理は任意の数（ｎ個）の並列修正増幅器に及ぶことが当業者には理解されよう。
【００３４】
ｎ個の増幅器それぞれの高周波帯域幅は、ｎ倍の電力処理能力を有する単一の増幅器の帯域幅より広い。
【００３５】
例示的な修正段１６０は例示として、第１の修正増幅器１６２、第２の修正増幅器１６４、第１の結合器１７０、および第２の結合器１７２を備える。
【００３６】
第１の修正増幅器１６２および第２の修正増幅器１６４のそれぞれは、入力として差分ブロック１０６の出力を受け取る。第１の修正増幅器はライン１６６上に、第２の修正増幅器はライン１６８上にそれぞれ出力を生成し、これらの出力はそれぞれ結合器１７０および１７２への第１の入力を形成する。一般に、ｎ個の並列修正増幅器に対してｎ個の結合器が設けられる。結合器１７０および１７２のそれぞれに対する第２の入力は、ライン１１６上のスイッチ電源電圧ＶsWによって提供される。各結合器１７０および１７２は、個々の修正増幅器１７０および１７２の出力をスイッチ電源電圧ＶsWと結合して、結合器１７０および１７２の出力部分で出力ライン１７４および１７６上に同一の修正供給電圧を提供する。したがって修正段１６０は、その出力部分に複数の同一の修正されたスイッチ電源電圧を提供する。一般に、修正段１６０は、ｎ個の修正されたスイッチ電源電圧を提供する。
【００３７】
修正段は複数の同一の修正された電源電圧を生成するが、これは理想的なシナリオを表すことが理解されるべきである。実際には、複数の修正された電源電圧は、例えば部品公差または動作条件により同一でないことがある。したがって修正された電源電圧は、実質的に同一であることが理解され得る。
【００３８】
一般に、修正段は、スイッチ電源からの電源信号および基準信号に応じて基準信号を追跡する調整された選択電源電圧を生成するようにそれぞれが適合された、複数の調整手段を提供することが考えられる。
【００３９】
第１の実施形態では、図１に示すように、入力としてライン１７４および１７６上の修正されたスイッチ電源電圧を受け取る結合器段１７８が提供される。同一の修正されたスイッチ電源電圧は、結合器段１７８の電流結合器１８０への入力をそれぞれ形成する。電流結合器１８０は、修正されたスイッチ電源電圧を結号して、出力としてライン１２０上に高出力の修正されたスイッチ電源電圧ＶOUTを提供する。一般に、結合器段１７８は、ｎ個の修正されたスイッチ電源電圧からの電流を結合して、高電流能力を有する単一の出力電圧を提供する。
【００４０】
ライン１２０上の出力電圧ＶOUTは、スケール・ブロック１５２を介してフィードバックされて、差分ブロック１０６への第２の入力を提供する。したがって、修正段の修正増幅器は、遅延（理想的な）基準信号と比較して出力電圧内の誤差を増幅するよう動作する。
【００４１】
修正段に２つ以上の並列増幅器を設けることは、高周波帯域幅の減少という不利益なしに、より高い出力電力を可能にする。単一の修正増幅器で同じ出力電力を生成する場合は、高周波帯域幅の不利益があるだろう。
【００４２】
同じ原理によって、修正段に２つ以上の並列増幅器を設けることは、同じ電力に対して拡大した（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）高周波帯域幅を可能にする。一般に、利益は、帯域幅の増大と電力の増大との混合であり得る。
【００４３】
したがって、（i）高周波帯域幅の低減なしに電力を増大すること、または（ii）
電力の低減なしに高周波帯域幅を増大すること、あるいは（iii）前記両方の組合せ、
が可能である。
【００４４】
好ましい配置では、結合器１７０および１７２は、変圧器として実施される。本発明は、結合器が変圧器として実施される場合、特に有利である。各変圧器は、単一の高出力修正増幅器がより高出力の単一の変圧器―結合器を有して使用される場合よりも、小さく作製されかつ増大した高周波帯域幅を有することができる。
【００４５】
結合器１７０および１７２に変圧器を使用し、その実施において結合器１８０の機能がいかに実現するかを示す例示的な実施例を、図２を参照して記述する。
【００４６】
ライン１６６上の修正増幅器１６２の出力は、変圧器２０２の一次巻線の第１のタップへの入力として提供される。変圧器２０２の一次巻線の第２のタップは接地に接続される。変圧器２０２のニ次巻線の第１のタップは、ライン１１６上のスイッチ電源電圧ＶSWに接続される。変圧器２０２のニ次巻線の第２のタップは、出力ライン１７４に接続される。このように変圧器を提供し接続することで、修正されたスイッチ電源電圧は、ニ次巻線の第２のタップにおいて、したがってライン１７４上に生成される。
【００４７】
ライン１６８上の修正増幅器１６４の出力は、変圧器２０４の一次巻線の第１のタップへの入力として提供される。変圧器２０４の一次巻線の第２のタップは、接地に接続される。変圧器２０４のニ次巻線の第１のタップは、ライン１１６上のスイッチ電源電圧ＶSWに接続される。変圧器２０４のニ次巻線の第２のタップは、出力ライン１７６に接続される。このように変圧器を提供し接続することで、修正されたスイッチ電源電圧は、ニ次巻線の第２のタップにおいて、したがってライン１７６上に生成される。
【００４８】
このように、修正段１６０は、ライン１７４およびライン１７６上に２つの同一の修正されたスイッチ電源電圧を生成する。
【００４９】
修正されたスイッチ電源電圧を受け取る図２の例示的な結合段１７８は、変圧器の出力を電気的に接続することによって修正されたスイッチ電源電圧からの電流を結合する。したがって２つの出力ラインは一緒に接続され、修正されたスイッチ電源電圧の出力ＶOUTがライン１２０上に提供されることが分かる。図２に例示されたこの原理は、ｎ個の変圧器に及び、ｎ個の変圧器の電気的接続が全体の出力を提供する。
【００５０】
完全を期すために、図２には、供給電圧を提供するために変調電源段が配置されてもよいＲＦ増幅器２１０が例示される。電源電圧は、ライン１２０上の修正されたスイッチ電源電圧によって提供される。ＲＦ増幅器は、例示的に、ライン２１２上の入力を増幅し、ライン２１４上に増幅された出力を提供する。
【００５１】
各修正増幅器１６２および１６４（並びに関連した変圧器巻線）は、電源レールの二等分からフィードされるプッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）配置であってもよい。しかし、例示および簡潔化の目的で、本発明を図２において単一の電源レールに基づいて記述する。
【００５２】
上述のように、本発明の一般的な利益によれば、ライン１７４および１７６上の個々の変圧器の出力が単一のＲＦ増幅器をフィードするように結合される図２の配置は、変圧器を物理的に小さく作製できることから、寄生要素（変圧器の漏れインダクタンスおよび巻線間キャパシタンス）の低減により達成される所与の電力レベルに対する帯域幅の増大を可能にする。あるいは、帯域幅を劣化させずにより大きい電力を提供することが可能である。これを達成するために、単一段の設計として同じサイズおよび帯域幅の（ｎ個の修正増幅器によって駆動される）ｎ個の変圧器を、単一の高出力のＲＦ増幅器をフィードするために並列接続で使用することができる。
【００５３】
しかし、当技術分野で公知のように、ＲＦ増幅器がそれに基づくトランジスタと関連する限度のために、単一のＲＦ増幅器が処理することができるパワーの大きさには限度がある。このため、ＲＦ増幅器を複数の段に分割し、２つ以上の増幅器を並列接続で提供し、同じ入力を増幅しそしてそれらの出力を結合させるように接続することが、高出力増幅器の技術で知られている。このような並列増幅器配置は本発明と有利に結びつけることができる。
【００５４】
第２の実施形態では、上述の図１および図２の配置が修正されている。これを図３を参照して例示する。修正の理解に必要な図１の部分だけを図３に示す。
【００５５】
図３を参照すると、図１の結合段１７８が省略されている。公知の原理により、変調電源段が電源電圧を提供するＲＦ増幅器は、２段の並列ＲＦ増幅器３０２および３０４として修正されている。２つのＲＦ増幅器３０２および３０４は、ライン３０６上の同じ入力を増幅し、出力ライン３０８上へそれらの出力を、（図示しないが当業者の範囲内にある手段によって）結合するように接続される。
【００５６】
ライン１７４および１７６上の２つの同一の誤差修正されたスイッチ電源電圧は、ＲＦ増幅器３０２および３０４の電源端子にそれぞれ接続される。したがってこの第２の実施形態では、２つの修正増幅器からの修正された電源電圧は、結合されずに、それぞれのＲＦ増幅器に直接送達される。一般に、ｎ個の修正された電源電圧は、ｎ個の並列ＲＦ増幅器へ電源電圧を送達してもよい。例えば、複数のＲＦ増幅器のうちの１つへ送達するために結合されるｎ個の修正された電源電圧の１つまたは複数のサブセットを含んで、さらなる修正が可能であり得る。
【００５７】
図３に示した第２の実施形態による配置では、ｎ個の修正増幅器からの個々の修正された電圧信号は、フィードバック・パスに対する信号を提供するために結合されて、差分ブロック１０６への第２の入力を提供することが必要である。したがって、入力としてライン１７４および１７６上の修正された電源信号を受け取り、スケール・ブロック１５２に結合された信号を提供する電圧結合器３１０を、図３に例示する（図１の例を参照）。
【００５８】
図３の例示的な配置では、ＲＦ増幅器３０２および３０４は好ましくは同一である。
【００５９】
図３に例示したように、第２の実施形態の配置により、さらなる利点を達成することができる。電圧電源変調器の出力とＲＦトランジスタの電源入力との間のパスの長さはできる限り短いことが望ましい。本明細書に記述したように、分配された修正増幅器を使用することによって、ＲＦ増幅器までのパスの長さは、単一の高出力修正増幅器を使用した場合より短く保つことができる。これは高周波性能の改善につながる。
【００６０】
パスの長さを短くすることは、例えば、変調電源段および増幅器段が別のＩＣ上に提供される配置において、デバイスの物理的な出力および物理的な入力の配置を制御することで達成することができる。
【００６１】
本発明は、特定の例および実施形態を参照して、本発明およびその実施形態の例示の目的で、本明細書に記載されている。本発明は、本明細書に記載された任意の実施形態の細目に限定されない。
【符号の説明】
【００６２】
１００・・・変調電源
１０２、１０６・・・差分ブロック
１０４・・・スイッチ電源
１５０、１５２・・・スケール・ブロック
１１２、１１６、１２０、１２９、１６６、１６８、１７４、１７６、２１２、２１４、３０６,３０８・・・ライン
１６０・・・修正段
１６２、１６４・・・修正増幅器
１７０、１７２、１８０、３１０・・・結合器
１７８・・・電流結合段
１３１・・・遅延ブロック
２０２、２０４・・・変圧器
２１０、３０２、３０４・・・ＲＦ増幅器
【図１】
0006267765.tif 000002
【図２】
0006267765.tif 000003
【図３】
0006267765.tif 000004