(57)【要約】位相情報信号（１）及びエンベロープ信号（２）によって定まる信号を振幅変調する高効率変調ＲＦ増幅器（１０）は、エンベロープ信号（２）の制御下で動作電圧を供給するよう配置される電源（３０）を有する。電源（３０）は、複数の電力供給段（４０）と、複数の電力供給段（４０）と変調器（２０）との間に結合される複数の供給スイッチ（５０）とを有する。電源（３０）は、エンベロープ信号（２）の制御下で動作電圧を供給するように電力供給段（４０）の中から１つを選択するよう配置される。高効率変調ＲＦ増幅器（１０）は、更に、位相情報信号（１）、エンベロープ信号（２）及び動作電圧を受け取る変調器（２０）を有する。変調器（２０）は、振幅がエンベロープ信号（２）の制御下で変調される出力信号を供給するよう配置される。
2010512705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相情報信号及びエンベロープ信号によって定まる信号を振幅変調する高効率変調ＲＦ増幅器であって、前記エンベロープ信号の制御下で動作電圧を供給するよう配置される電源を有する高効率変調ＲＦ増幅器において、
前記位相情報信号、前記エンベロープ信号及び前記動作電圧を受け取る変調器を更に有し、
前記変調器は、振幅が前記エンベロープ信号の制御下で変調される出力信号を供給するよう配置され、
前記電源は、複数の電力供給段と、該複数の電力供給段と前記変調器との間に結合される複数の供給スイッチとを有し、
前記電源は、前記エンベロープ信号の制御下で前記動作電圧を供給するように前記電力供給段の中から１つを選択するよう配置される、高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項２】
前記変調器は、前記電源と増幅器出力との間に結合されるインピーダンスネットワークと、前記増幅器出力と複数の電流源との間に結合される複数の増幅器スイッチとを更に有し、
前記増幅器スイッチの各々１つは、前記エンベロープ信号の制御下にあり、
前記電流源の各々１つは、前記位相情報信号に基づいて電流を供給するよう配置される、請求項１記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項３】
前記電流源の各々１つは、第１のトランジスタを有し、
前記増幅器スイッチの各々１つは、第２のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタは、夫々、第１及び第２の主電極を有し、
前記第２のトランジスタの各々１つの第１の主電極は、前記第１のトランジスタの第２の主電極へ結合され、
前記第２のトランジスタの各々１つの第２の主電極は、前記増幅器出力へ結合される、請求項２記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項４】
前記複数の供給スイッチの各々１つは、第３のトランジスタを有し、
前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタは、前記エンベロープ信号の制御下にあるよう配置される制御電極を更に有する、請求項３記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項５】
前記第１のトランジスタは、前記位相情報信号を受信する制御電極を更に有する、請求項４記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項６】
前記第１のトランジスタの第１の主電極は、前記位相情報信号を受信するよう配置される、請求項５記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項７】
前記位相情報信号は、周波数ｆ０を有する信号を有し、
前記インピーダンスネットワークは、抵抗、インダクタンスを有するインダクタ及びキャパシタンスを有するキャパシタの並列結合を有し、
前記インダクタンス及び前記キャパシタンスの値は、前記周波数ｆ０に依存する、請求項５又は６記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項８】
前記複数の電力供給段の少なくとも１つは、スイッチング技術を用いる高効率電力供給段である、請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項９】
前記高効率電力供給段はブーストコンバータである、請求項８記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有するポーラートランスミッタであって、
位相／周波数信号及び前記エンベロープ信号を生成する回路と、
前記位相／周波数信号を受信して、前記位相情報信号を生成する発振器と
を更に有するポーラートランスミッタ。
【請求項１１】
請求項１０記載のポーラートランスミッタを有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を振幅変調する高効率変調ＲＦ増幅器に関する。本発明は、更に、高効率変調ＲＦ増幅器を有するポーラートランスミッタ及びこれを有する装置に関する。
【０００２】
このような装置の例は、携帯電話及び無線インターフェースである。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第６８１６０１６号明細書（特許文献１）は、高効率変調ＲＦ増幅器を用いるポーラートランスミッタを開示する。この高効率変調ＲＦ増幅器は、増幅器の出力電力を制御する振幅ドライバによって供給される増幅器を有する。データ信号は、振幅信号及び位相信号を生成する変調エンコーダへ適用される。振幅信号は振幅ドライバへ適用され、振幅ドライバは増幅器のための動作電圧を供給する。振幅ドライバは、また、電力制御信号を受信する。これに応答して、振幅ドライバは、増幅器へ適用される動作電圧を生成する。振幅ドライバは、効率的に直流（ＤＣ）電圧を、所望の増幅器動作レベルに近似する電圧へと下げるスイッチモードレギュレータの直列結合を有する。線形レギュレータは、スイッチモードコンバータの出力に対してフィルタリング機能を実行する。振幅変調は、同時に、振幅変調をされた出力信号への主要ＤＣ電力の変換において高い効率を達成しながら、直接的に又は間接的に増幅器で動作電圧を変化させることによって達成される。スイッチモードＤＣ−ＤＣコンバータは、更に、線形レギュレータでの電圧降下が低く且つ比較的一定レベルで保たれるように、その出力電圧を変更することができ、効率はより一層高められる。
【０００４】
振幅ドライバでの電力エンベロープ変調の組み込みは、スイッチモードレギュレータ及び線形変調器の両方が振幅信号に応答して行われなければならないために、設計を複雑にする点で不利である。
【０００５】
更に、より複雑な設計にも関わらず、効率向上は、例えばＷＬＡＮ  ＯＦＤＭのような高速で変化する信号が増幅される必要がある場合に制限される点で不利である。最先端のスイッチモード電力供給の帯域幅は、例えばＷＬＡＮ標準規格のような規格の帯域幅要求に適応するには不十分である。従って、開示される先行技術では、バーストが開始される場合に、スイッチモードレギュレータは一定レベルへと増大し、一方、線形レギュレータは、当該バーストの間、電力エンベロープ変調を制御する。しかし、これは、線形レギュレータでの電力損失を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６８１６０１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡素化した設計を有して高効率変調ＲＦ増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、請求項１で定義される高効率変調ＲＦ増幅器により達成される。本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器は、変調器及びこの変調器へ動作電圧を供給する電源を有する。高効率変調ＲＦ増幅器が位相情報信号を受信する増幅器と、この増幅器の動作供給電圧を変調する振幅ドライバとを有する先行技術とは異なり、本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器は、エンベロープ信号及び位相情報信号の両方を受信する変調器を有し、エンベロープ信号の制御下で出力信号の振幅変調を提供する。変調器の効率を高めるよう、電源によって供給される変調器の動作電圧は、出力信号の振幅へと調整される。本発明では、複数の電力供給段の各々１つは、エンベロープ信号から独立して供給電圧を供給する。動作電圧は、導通する供給スイッチの中の１つのみを有することによって、複数の電力供給段から選択される。このとき、導通する供給スイッチはエンベロープ信号によって決定される。従って、高効率変調ＲＦ増幅器の設計は簡素化され、それによって、本発明の目的は達成される。
【０００９】
請求項２で定義される高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例は、出力信号の瞬時振幅が、エンベロープ信号の制御下にある複数の振幅スイッチ及び複数の電流源によって決定されるという利点を有する。電流源によって供給される電流は位相情報信号に依存する。エンベロープ信号は、複数ビットを有するデジタル信号であってよい。瞬時動作電圧を決定する複数の供給スイッチ、及び複数の振幅スイッチは、複数ビットの１又はそれ以上の出力の制御下にあり、それによって、更に設計は簡単になる。
【００１０】
請求項３に記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、電流源の各々１つは第１のトランジスタを有する。夫々の第１のトランジスタは、第１及び第２の主電極の間で主電流経路を提供する。振幅スイッチの各々１つは、第２のトランジスタを有し、これによって、夫々の第２のトランジスタは、第１及び第２の主電極の間で主電流経路を提供する。電流源の各々１つは、振幅スイッチを介して高効率変調ＲＦ増幅器の出力へ結合される。２つの主電流経路が１つのより長い主電流経路を形成するように第１及び第２のトランジスタの２つの主電流経路を直列に結合することによって、変調器は、電界効果トランジスタ技術のために設計されてよく、又は他の種類の技術のために設計されてよいという利点を有して作られている。この変調器の更なる利点は、かかる変調器が簡単であることによって、高効率変調ＲＦ増幅器の設計を簡素化することである。
【００１１】
請求項４記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、複数の供給スイッチの各々１つは第３のトランジスタを有し、第２のトランジスタの各々１つ及び第３のトランジスタの各々１つは、エンベロープコードを受け取る制御電極を有する。エンベロープコードを第２及び第３のトランジスタの各々１つの制御電極へ供給することによって、第２及び第３のトランジスタは、簡単な方法でデジタルスイッチング機能を与えられる。
【００１２】
請求項５記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、夫々の第１のトランジスタは、位相情報信号を受信する制御電極を更に有する。位相情報を夫々の第１のトランジスタの制御電極へ供給することによって、第１のトランジスタは、簡単な方法で電流源又は増幅機能を与えられる。
【００１３】
請求項６記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、第１のトランジスタの各々１つの第１の主電極は位相情報信号を供給され、それによって、簡単な方法で夫々の第１のトランジスタに電流源又は増幅機能を与える。
【００１４】
請求項７記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、インピーダンスネットワークは、抵抗、インダクタ及びキャパシタの並列結合を有する。インダクタンス値及びキャパシタンス値は、インピーダンスネットワークが、位相情報信号に含まれる周波数ｆ０の信号に対してプルアップ抵抗として機能するように、選択される。インピーダンスネットワークは、ｆ０以外の他の周波数を有する信号を減衰する。これは、位相情報信号がフィルタリングされ、周波数ｆ０を有する信号が出力で最大振幅を有するという利点を与える。
【００１５】
請求項８記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例は、効率が更に改善されるという利点を有する。電源は、スイッチング技術を用いることによって効率を高められた少なくとも１つの電力供給段を有する。かかる電力供給段の例はＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００１６】
請求項９記載の高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例で、電源はブーストコンバータを有する。これは、バッテリ供給されるアプリケーションで、バッテリ電圧より高い動作供給電圧が変調器へ供給されて、高効率変調ＲＦ増幅器の最大出力電圧振幅及び出力電力を高めることができるという利点を与える。
【００１７】
本発明に従うポーラートランスミッタは、本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器を有し、位相／周波数信号及びエンベロープ信号を生成する回路と、位相／周波数信号を受信して、位相情報信号を生成する発振器とを有することによって定義される。
【００１８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有する請求項１０記載のポーラートランスミッタの実施例は、簡素化された設計という利点を有する。請求項８記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有する請求項１０記載のポーラートランスミッタの実施例は、効率向上という更なる利点を有する。請求項９記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有する請求項１０記載のポーラートランスミッタの実施例は、出力電力の増大という更なる利点を有する。
【００１９】
請求項１１記載の実施例で、装置は、請求項１０記載のポーラートランスミッタを有する。かかる装置の例は、携帯電話及び無線インターフェースである。当該装置はバッテリ給電されることがあるので、効率を高められたポーラートランスミッタの使用は動作時間に関して有利である。高効率変調ＲＦ増幅器の簡素化された設計は、更に、コスト削減のための手段を提供する。本発明のこれらの及び他の様相は、以下で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ポーラートランスミッタのアーキテクチャを概略的に示す。
【図２】本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器の実施例を概略的に示す。
【図３】時間領域での送信信号を概略的に示す。
【図４】図３の信号の累積エンベロープ分布を概略的に示す。
【図５】本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例を概略的に示す。
【図６】本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器の更なる実施例を概略的に示す。
【図７】本発明に従うポーラートランスミッタを有する本発明に従う装置を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
信号送信のための幾つかの既知のアーキテクチャが存在する。それらのうちの１つはポーラー送信（polar  transmission）である。ポーラー送信により、送信される信号は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２及び位相情報信号ｐｈｉ（ｔ）１であるポーラー信号の形で表される。エンベロープ信号ｒ（ｔ０）はｔ＝ｔ０で瞬時振幅を提供し、位相情報信号ｐｈｉ（ｔ０）はｔ＝ｔ０で瞬時位相を与える。送信信号は
ｓ（ｔ）＝ｒ（ｔ）＊Ｒｅ（ｅｊ［ω０ｔ＋ｐｈｉ（ｔ）］）
と表されてよい。
【００２２】
図１は、ポーラートランスミッタのアーキテクチャの簡素化された概念図を示す。ポーラートランスミッタ・アーキテクチャは、電圧制御発振器（ＶＣＯ）及び／又は位相ロックループ（ＰＬＬ）１００及び変調ＲＦ増幅器１０を有する。ＶＣＯ及び／又はＰＬＬ１００へ供給される位相信号４の変調によって、位相情報信号ｐｈｉ（ｔ）１は取得され、変調ＲＦ増幅器１０の入力へ結合される。エンベロープ信号ｒ（ｔ）２は、変調ＲＦ増幅器１０の更なる入力へ結合されている。位相情報信号ｐｈｉ（ｔ）１の振幅は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２の制御下で変調されて、結果として、アンテナ１３０で放射される振幅変調された出力信号が得られる。
【００２３】
振幅変調を実施する既知の方法は、変調ＲＦ増幅器１０の供給電圧を制御することによる。改善された電力効率を達成すべく、供給電圧は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２の制御下にあるスイッチモード電源によって供給されてよい。電力効率は、ＲＦ増幅器１０の出力で供給されるＲＦ出力電力と、電源から取られる入力電力との間の比として定まる。
【００２４】
本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器は、ポーラートランスミッタ・アーキテクチャで使用されてよく、設計の簡素化という利点を有する。
【００２５】
本出願人は、送信信号の振幅がエンベロープ信号ｒ（ｔ）に依存することから、図１の変調ＲＦ増幅器１０は振幅変調機能を提供し、電力効率を改善された変調器により実現されてよく、それによって、高効率変調ＲＦ増幅器を提供することを認識している。
【００２６】
電力効率を高めるために、ポーラートランスミッタ・アーキテクチャでの変調ＲＦ増幅器は：
−  複数の供給電圧で動作可能な変調器、
−  複数の供給電圧を変調器へ供給する電源及び
−  エンベロープ信号ｒ（ｔ）に基づいて複数の供給電圧から供給電圧を選択する手段
を有してよい。
【００２７】
図２は、位相情報信号１及びエンベロープ信号２によって定まる信号を振幅変調する高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示す。高効率変調ＲＦ増幅器１０は、エンベロープ信号２の制御下で動作電圧を供給するよう配置される電源３０を有し、
−  高効率変調ＲＦ増幅器１０が、位相情報信号１、エンベロープ信号２及び動作電圧を受け取る変調器２０を更に有し、
−  変調器２０が、振幅がエンベロープ信号２の制御下で変調される出力信号を供給するよう配置され、
−  電源３０が、複数の電力供給段４０と、この複数の電力供給段４０と変調器２０との間に結合されている複数の供給スイッチ５０とを有し、
−  電源３０が、エンベロープ信号２の制御下で動作電圧を供給するように電源供給段４０の中から１つを選択するよう配置される
ことを特徴とする。
【００２８】
高効率変調ＲＦ増幅器１０の動作は、次の通りに説明される。変調器２０は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２及び位相情報信号ｐｈｉ（ｔ）１の両方を受信し、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２の制御下で、出力部３で供給される出力信号の振幅変調を提供する。変調器２０の効率を高めるべく、電源３０によって供給される変調器２０の動作電圧は、出力信号の振幅へと調整される。複数の電力供給段４０の各々１つは、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２から独立して供給電圧を供給する。動作電圧は、導通する供給スイッチ５０の１つのみを有することによって複数の電力供給段４０から選択される。このとき、導通する供給スイッチ５０は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２によって決定される。
【００２９】
本発明に従う高効率変調ＲＦ増幅器の更なる利点は、改善された電力効率が、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａのようなＷＬＡＮ標準規格に従う送信信号を有して達成されることである。
【００３０】
ＷＬＡＮ標準規格に従う信号で、あるパケットのための送信電力は、チャネルの変化（すなわち、８０２．１１ａ）、国の変化（すなわち、８０２．１１ｂ／ｇ）又は製造者の選択に依存してよい。ＷＬＡＮ標準規格に従う信号の送信に関し、スイッチモード電源により供給電圧を制御することによる振幅変調は、最先端のスイッチモード電源の帯域幅制限に起因して可能でない。
【００３１】
ＯＦＤＭ変調方式によるＷＬＡＮ送信信号の例は、図３で、時間領域で与えられている。図４では、かかる信号の累積エンベロープ分布が示されている。ＷＬＡＮ  ＯＦＤＭ送信信号の累積エンベロープ分布を用いて、表１で与えられるデータが得られる：
【００３２】
【表１】
2010512705.tif 000003
表１のデータに従って、出力部３へ結合されている負荷へ変調ＲＦ増幅器１０によって伝えられる送信信号は、ほんのわずかの時間、大きな振幅を有する。
【００３３】
電力効率の悪さの主な原因は、ＲＦ増幅器の出力段で消費される電力である。出力段での損失の主な原因が、出力部３へ結合される出力トランジスタを流れる電流及びその出力トランジスタの両端電圧の同時発生により引き起こされることは、当該技術でよく知られている。
【００３４】
従って、ＲＦ増幅器の効率は、出力部で提供される送信信号の振幅へと調整される出力トランジスタの両端電圧を有することによって改善され得る。表１からは、複数の供給電圧、例えば、４つの供給電圧を有することによって著しく改善され得ることが分かる。供給電圧の各々１つは、送信信号の振幅の４つの振幅範囲のうちの１つを扱うようＲＦ増幅器１０に適合する。
【００３５】
電源３０によって供給される変調器２０の動作電圧は、エンベロープ信号ｒ（ｔ）２へと調整される。電源３０がエンベロープ信号ｒ（ｔ）２に基づく動作電圧の調整のためにナノ秒単位の短い反応時間を可能にすることは有利である。これは、例えば、ほぼ５０マイクロ秒（μｓ）程度であるＵＭＴＳ時間スロットのような短時間スロットの範囲内での変調器２０の動作電圧の調整を可能にし、それによって、かかる時間スロット内で高い効率を提供する。
【００３６】
図５は、請求項１に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示し、変調器２０は、更に、
−  電源３０と出力部３との間に結合されているインピーダンスネットワーク６０と、
−  出力部３０と複数の電流源８０との間に結合されている複数の振幅スイッチ７０と
を有し、振幅スイッチ７０の各々１つは、エンベロープ信号２の制御下にあり、電流源８０の各々１つは、位相情報信号１に基づいて電流を供給するよう配置される。
【００３７】
出力部３で供給される出力信号の瞬時振幅は、エンベロープ信号２の制御下にある複数の振幅スイッチ７０及び複数の電流源８０によって決定される。電流源８０によって供給される電流は、位相情報信号１に依存する。
【００３８】
この実施例で、エンベロープ信号ｒ（ｔ）は、動作電圧が供給スイッチ５０によって変調器２０へ供給されることに加えて、振幅スイッチ７０が出力部３で供給される出力信号の瞬時振幅を決定することを制御する。このようにして、送信フレーム又はパケット内で、動作電圧は、出力信号の瞬時振幅へと調整されて、然るべく電力効率を増大させる。
【００３９】
エンベロープ信号２は、複数ビットを有するデジタル信号であってよい。次いで、瞬時動作電圧を決定する複数の供給スイッチ５０及び複数の振幅スイッチ７０の両方が、複数ビットの１又はそれ以上の出力の制御下にあり、それによって、更に設計は簡単になる。
【００４０】
一例として、８ビットデジタルエンベロープ信号ｂ７・・・ｂ０を考える。ｂ０はＬＳＢである。更に、電源３０は、４つの供給スイッチ５０を介して変調器２０へ結合される供給電圧０．２５ボルト（Ｖ）、０．５Ｖ、０．７５Ｖ及び１Ｖを供給する４つの電力供給段４０を有するとする。次いで、それら４つの供給スイッチ５０は、エンベロープ信号の簡単なデコーディングがそれら４つ供給スイッチ５０のための駆動信号を得ることを可能にするよう、表２に従ってエンベロープ信号ｒ（ｔ）の２つの最上位ビットによって制御されてよい。
【００４１】
【表２】
2010512705.tif 000004
先行技術とは異なり、エンベロープ検出器及び供給変調が必要とされないことが有利である。アプリケーションで、デジタルエンベロープ信号２から得られる情報は、複数の供給スイッチ５０のための駆動信号を得るよう簡単なロジックによりデコードされる。これは、高効率変調ＲＦ増幅器の設計を簡素化する。
【００４２】
図６は、請求項３に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示す。電流源８０の各々１つは第１のトランジスタ８５を有し、振幅スイッチ７０の各々１つは第２のトランジスタ７５を有する。第１及び第２のトランジスタ８５、７５は、夫々、第１及び第２の主電極を有する。第２のトランジスタ７５の各々１つの第１の主電極は、第１のトランジスタ８５の１つの第２の主電極へ結合されている。第２のトランジスタ７５の各々１つの第２の主電極は出力部３へ結合されている。
【００４３】
夫々の第１のトランジスタ８５は、第１及び第２の主電極の間で主電流経路を提供する。振幅スイッチ７０の各々１つは第２のトランジスタ７５を有し、夫々の第２のトランジスタ７５は、第１及び第２の主電極の間で主電流経路を提供する。電流源８０の各々１つは、振幅スイッチ７０を介して高効率変調ＲＦ増幅器１０の出力部３へ結合されている。２つの主電流経路が１つのより長い主電流経路を形成するように第１及び第２のトランジスタ８５、７５の２つの主電流経路を直列に結合することによって、変調器２０は、それが電界効果トランジスタ技術のために設計されてよく、あるいは、他の種類の技術のために設計されてよいという利点を有して作られている。この変調器２０の更なる利点は、それが簡単であることから、高効率変調ＲＦ増幅器の設計を簡素化することである。
【００４４】
図６は、更に、請求項４で定義される高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示す。複数の供給スイッチ５０の各々１つは第３のトランジスタ５５を有する。第２及び第３のトランジスタ７５、５５は、更に、エンベロープ信号２の制御下にあるよう配置されている制御電極７６又は５６を有する。エンベロープコード２を第２及び第３のトランジスタ７５、５５の各々１つの制御電極７６又は５６へ供給することによって、第２及び第３のトランジスタ７５、５５は、簡単な方法でデジタルスイッチング機能を与えられる。
【００４５】
振幅スイッチ７０の制御は、エンベロープ信号２に依存する。導通する振幅スイッチ７０が多くなればなるほど、ますます多くの出力信号が生成される。従って、電流源８０によって出力部３へ供給される電流の量は、エンベロープ信号２に関連する。電流の量は小さな出力信号を有して出力部３で供給される出力信号の振幅に関連するので、少量の電流が伝導し、それによって変調器２０の電力効率を増大させる。
【００４６】
図６で、供給スイッチ５０は、ＭＯＳＴとして実施されている。理想的には、供給スイッチ５０は抵抗を有さないが、実際の実施では、供給スイッチ５０の各々１つは抵抗を有しうる。電力供給段４０の各々１つによって供給される電力は異なることがあるので、供給スイッチとして働くＭＯＳＴのスケーリングは異なってよい。より高い供給電圧を供給する電力供給段４０は、より低い供給電圧を供給する電力供給段に比べ、より小さな直列抵抗、ひいては、より大きいスケーリングのＭＯＳＴを必要としてよい。
【００４７】
第３のトランジスタ５５を有する供給スイッチ５０は、ＰＭＯＳＴデバイス又はＮＭＯＳＴデバイスを用いて実施されてよい。より低い供給電圧を供給する電力供給段４０の場合に、ＮＭＯＳＴデバイスが使用されてよく、より高い供給電圧を供給する電力供給段４０の場合に、ＰＭＯＳＴデバイスが使用されてよい。これらの場合に、ＮＭＯＳＴデバイス又はＰＭＯＳＴデバイスのいずれか一方の選択は、第３のトランジスタ５５の各々１つのゲート電極５６を駆動する利用可能な電圧によって決定されてよい。供給スイッチ５０は、また、１若しくはそれ以上のＰＭＯＳＴデバイス及び／又は１若しくはそれ以上のＮＭＯＳＴデバイスの並列結合を有してよい。
【００４８】
図６は、更に、請求項５に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示す。第１のトランジスタ８５は、位相情報信号を受信する制御電極８６を更に有する。位相情報を夫々の第１のトランジスタ８５の制御電極８６へ供給することによって、第１のトランジスタ８５は、簡単な方法で電流源又は増幅機能を与えられる。
【００４９】
図６に示される変調器２０は、一目で、当該技術から知られるデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）に似ているかもしれない。デジタルエンベロープ信号２により、振幅スイッチ７０は、デジタルエンベロープ信号に含まれるビットの制御下にある。しかし、当該技術から知られるＤＡＣとの相違は、電流源８０が位相情報信号１に依存する点である。
【００５０】
更なる実施例で、図示されないが、変調器２０は更なる出力部を更に有し、出力部３及びこの更なる出力部は平衡出力信号を供給する。出力部３及び更なる出力部は、ＢＡＬＵＮネットワークによりアンテナへ結合されてよい。この実施例は、供給スイッチ５０のスイッチングによって引き起こされ且つ出力部３及び更なる出力部でコモンモード電圧として表される、変調器２０へ供給される動作電圧でのリップル電圧の影響が抑制されうるという利点を有する。
【００５１】
請求項６に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例で、図示されないが、第１のトランジスタ８５の第１の主電極は、位相情報信号１を受信するよう配置される。夫々の第１のトランジスタ８５は、それによって、簡単な方法で電流源又は増幅機能を与えられる。
【００５２】
第１のトランジスタ８５によって供給される電流の重み付けはバイナリであってよく、第２のトランジスタ７５の各々１つがデジタルエンベロープ信号２に含まれるビットの制御下にあるという利点を有する。また、第１のトランジスタ８５の各々１つは、等しいスケーリングを有し、エンベロープ信号２に依存するサーモメータコードによって制御される複数の第２のトランジスタ７５とともに等しい電流を供給する。
【００５３】
図６は、更に、請求項７に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の実施例を示す。位相情報信号１は、周波数ｆ０を有する信号を有する。インピーダンスネットワーク６０は、抵抗、インダクタンスを有するインダクタ、及びキャパシタンスを有するキャパシタの並列結合を有する。インダクタンス及びキャパシタンスの値は、周波数ｆ０に依存する。インダクタンス値及びキャパシタンス値は、インピーダンスネットワーク６０が、位相情報信号１に含まれている周波数ｆ０の信号に対してプルアップ抵抗として作用するように選択される。インピーダンスネットワーク６０は、ｆ０以外の他の周波数を有する信号を減衰させる。これは、位相情報信号１がフィルタリングされ、周波数ｆ０を有する信号が出力部３で最大振幅を有するという利点を与える。
【００５４】
請求項９に記載の高効率変調ＲＦ増幅器１０の更なる実施例で、電源３０は１又はそれ以上のＤＣ−ＤＣブーストコンバータを有する。これは、バッテリ給電されるアプリケーションで、バッテリ電圧より高い動作供給電圧が変調器２０へ供給されてよく、それによって、高効率変調ＲＦ増幅器１０の最大の出力電圧振幅及び出力電力を増大させるという利点を与える。
【００５５】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、当該技術においてよく知られている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、供給される所要の電力が低い場合に、スイッチキャパシタを用いて実施されてよい。より高い電力レベルのためには、ＬＣフィルタ手段を有するパルス幅変調ＤＣ−ＤＣコンバータがより適切でありうる。
【００５６】
図７は、請求項１乃至９のいずれか一項で定義される高効率変調ＲＦ増幅器１０を有する、請求項１０に記載のポーラートランスミッタ１１０の実施例を示す。ポーラートランスミッタ１１０は、更に、
−  位相／周波数信号及びエンベロープ信号２を生成する回路９０と、
−  位相／周波数信号を受信し、位相情報信号１を生成する発振器１００と
を有する。
【００５７】
例えば、回路９０は、例えばデジタル同相の及びアナログ直交の情報を受け取り、デジタル位相／周波数信号４及びデジタルエンベロープ信号２を発生させるデジタルＣＯＲＤＩＣを有する。発振器１００は、位相ロックループの一部であってよく、デジタル位相／周波数信号４を受け取って、位相情報信号１を生成するよう配置されている。回路９０が例えばアナログＣＯＲＤＩＣ等のアナログ回路である場合に、回路９０は、アナログ位相／周波数信号４及びアナログエンベロープ信号２を生成する。これらの信号は、発振器１００及び高効率変調ＲＦ増幅器１０へ供給される前に、低域通過フィルタをかけられてデジタル化される必要がある。高効率変調ＲＦ増幅器１０の出力部３は、例えば、場合により１又はそれ以上の構成要素を介して、アンテナへ結合されている。
【００５８】
請求項８に記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有する、請求項１０に記載のポーラートランスミッタの実施例は、効率向上という利点を有する。
【００５９】
請求項９に記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有する、請求項１０に記載のポーラートランスミッタの更なる実施例は、出力電力の増大という利点を有する。
【００６０】
請求項１１に記載の装置は、請求項１０で定義されるポーラートランスミッタを有する。このような装置の例は、携帯電話又は無線インターフェースである。これらの装置はバッテリ給電されることがあるので、効率が高められたポーラートランスミッタの使用は、動作時間に関して有利である。高効率変調ＲＦ増幅器の簡素化された設計は、更に、コスト削減のための手段を提供する。
【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６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年6月15日(2009.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相情報信号及びエンベロープ信号によって定まる信号を振幅変調する高効率変調ＲＦ増幅器であって、前記エンベロープ信号の制御下で動作電圧を供給するよう配置される電源を有する高効率変調ＲＦ増幅器において、
前記位相情報信号、前記エンベロープ信号及び前記動作電圧を受け取る変調器を更に有し、
前記変調器は、振幅が前記エンベロープ信号の制御下で変調される出力信号を供給するよう配置され、
前記電源は、複数の電力供給段と、該複数の電力供給段と前記変調器との間に結合される複数の供給スイッチとを有し、
前記電源は、前記エンベロープ信号の制御下で前記動作電圧を供給するように前記電力供給段の中から１つを選択するよう配置され、
前記変調器は、前記電源と増幅器出力との間に結合されるインピーダンスネットワークと、前記増幅器出力と複数の電流源との間に結合される複数の増幅器スイッチとを更に有し、
前記増幅器スイッチの各々１つは、前記エンベロープ信号の制御下にあり、
前記電流源の各々１つは、前記位相情報信号に基づいて電流を供給するよう配置される、高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項２】
前記電流源の各々１つは、第１のトランジスタを有し、
前記増幅器スイッチの各々１つは、第２のトランジスタを有し、
前記第１のトランジスタ及び前記第２のトランジスタは、夫々、第１及び第２の主電極を有し、
前記第２のトランジスタの各々１つの第１の主電極は、前記第１のトランジスタの第２の主電極へ結合され、
前記第２のトランジスタの各々１つの第２の主電極は、前記増幅器出力へ結合される、請求項１記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項３】
前記複数の供給スイッチの各々１つは、第３のトランジスタを有し、
前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタは、前記エンベロープ信号の制御下にあるよう配置される制御電極を更に有する、請求項２記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項４】
夫々の第１のトランジスタは、前記位相情報信号を受信する制御電極を更に有する、請求項３記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項５】
前記位相情報信号は、周波数ｆ０を有する信号を有し、
前記インピーダンスネットワークは、抵抗、インダクタンスを有するインダクタ及びキャパシタンスを有するキャパシタの並列結合を有し、
前記インダクタンス及び前記キャパシタンスの値は、前記周波数ｆ０に依存する、請求項４記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項６】
前記複数の電力供給段の少なくとも１つは、スイッチング技術を用いる高効率電力供給段である、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項７】
前記高効率電力供給段はブーストコンバータである、請求項６記載の高効率変調ＲＦ増幅器。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の高効率変調ＲＦ増幅器を有するポーラートランスミッタであって、
位相／周波数信号及び前記エンベロープ信号を生成する回路と、
前記位相／周波数信号を受信して、前記位相情報信号を生成する発振器と
を更に有するポーラートランスミッタ。
【請求項９】
請求項８記載のポーラートランスミッタを有する装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
米国特許第６８１６０１６号明細書（特許文献１）は、高効率変調ＲＦ増幅器を用いるポーラートランスミッタを開示する。この高効率変調ＲＦ増幅器は、増幅器の出力電力を制御する振幅ドライバによって供給される増幅器を有する。データ信号は、振幅信号及び位相信号を生成する変調エンコーダへ適用される。振幅信号は振幅ドライバへ適用され、振幅ドライバは増幅器のための動作電圧を供給する。振幅ドライバは、また、電力制御信号を受信する。これに応答して、振幅ドライバは、増幅器へ適用される動作電圧を生成する。振幅ドライバは、効率的に直流（ＤＣ）電圧を、所望の増幅器動作レベルに近似する電圧へと下げるスイッチモードレギュレータの直列結合を有する。線形レギュレータは、スイッチモードコンバータの出力に対してフィルタリング機能を実行する。振幅変調は、同時に、振幅変調をされた出力信号への主要ＤＣ電力の変換において高い効率を達成しながら、直接的に又は間接的に増幅器で動作電圧を変化させることによって達成される。スイッチモードＤＣ−ＤＣコンバータは、更に、線形レギュレータでの電圧降下が低く且つ比較的一定レベルで保たれるように、その出力電圧を変更することができ、効率はより一層高められる。  
米国特許出願公開第２００５／０２１５２０９号明細書（特許文献２）は、ＲＦ電力増幅器を有するトランスミッタを開示する。供給電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ群からスイッチ群を介してＲＦ電力増幅器へ供給される。供給電圧として、ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれの対の出力が振幅成分のレベルに従って選択される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６８１６０１６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１５２０９号明細書
【国際調査報告】
2010512705.tif 000012
2010512705.tif 000013
2010512705.tif 000014