(57)【要約】      （修正有）【課題】低電力条件下での効率の低下を抑制する電力増幅システムを提供する。【解決手段】調整可能ベース共通バイアスを有する電力増幅システム５００は、ベースが無線周波数入力ＲＦｉｎに結合された第１トランジスタ５１１を有する。さらに、エミッタが第１トランジスタ５１１のコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力ＲＦｏｕｔに結合された第２トランジスタ５１２を有する。電力増幅システム５００は、第１トランジスタ５１１のベースに固定バイアス信号を適用し、かつ、第２トランジスタ５１２のベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネント５２０を有する。【選択図】図５
2016149748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅システムであって、
ベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、
エミッタが前記第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタと、
前記第１トランジスタのベースに固定バイアス信号を適用するべくかつ前記第２トランジスタのベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネントと
を含む電力増幅システム。
【請求項２】
前記バイアスコンポーネントは、前記電力増幅システムの温度に基づいて前記調整可能バイアス信号を適用するべく構成される請求項１の電力増幅システム。
【請求項３】
前記バイアスコンポーネントは、低温度に応答して高い調整可能バイアス信号を、及び高温度に応答して低い調整可能バイアス信号を適用するべく構成される請求項２の電力増幅システム。
【請求項４】
前記温度を決定するべく構成された温度センサをさらに含む請求項２の電力増幅システム。
【請求項５】
前記バイアスコンポーネントは、前記温度を示す温度信号を受信するべく構成される請求項２の電力増幅システム。
【請求項６】
前記バイアスコンポーネントは、前記電力増幅システムの電力条件に基づいて前記調整可能バイアス信号を適用するべく構成される請求項１の電力増幅システム。
【請求項７】
前記バイアスコンポーネントは、高出力電力に応答して高い調整可能バイアス信号を、及び低出力電力に応答して低い調整可能バイアス信号を適用するべく構成される請求項６の電力増幅システム。
【請求項８】
出力電力を決定するべく構成された電力センサをさらに含む請求項６の電力増幅システム。
【請求項９】
前記電力センサは供給電圧に結合され、前記供給電圧に基づいて出力電力を決定するべく構成される請求項８の電力増幅システム。
【請求項１０】
前記第２トランジスタのコレクタは、インダクタを介して前記供給電圧に結合される請求項９の電力増幅システム。
【請求項１１】
前記電力センサは前記無線周波数出力に結合され、前記無線周波数出力に基づいて前記出力電力を決定するべく構成される請求項８の電力増幅システム。
【請求項１２】
前記バイアスコンポーネントは、電力条件を示す電力信号受信するべく構成される請求項８の電力増幅システム。
【請求項１３】
前記バイアスコンポーネントは、前記無線周波数入力の変調規格に基づいて前記調整可能バイアス信号を適用するべく構成される請求項１のシステム。
【請求項１４】
前記調整可能バイアス信号は調整可能バイアス電圧である請求項１のシステム。
【請求項１５】
前記バイアスコンポーネントは、前記調整可能バイアス信号を与えるアナログ回路を含む請求項１のシステム。
【請求項１６】
前記バイアスコンポーネントは、複数の温度値及び／又は電力条件それぞれに対応するバイアス電圧値のテーブルを格納するデジタル回路を含む請求項１のシステム。
【請求項１７】
前記バイアスコンポーネントは、コレクタが電池電圧に結合され、エミッタが前記第２トランジスタのベースに結合され、及びベースが緩衝増幅器に結合された第３トランジスタを含む請求項１のシステム。
【請求項１８】
無線周波数（ＲＦ）モジュールであって、
複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板と、
前記パッケージング基板に実装された電力増幅システムと
を含み、
前記電力増幅システムは、
ベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、
エミッタが前記第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタと、
前記第１トランジスタのベースに固定バイアス信号を適用しかつ前記第２トランジスタのベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネントと
を含むＲＦモジュール。
【請求項１９】
前記ＲＦモジュールはフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）である請求項１８のＲＦモジュール。
【請求項２０】
無線デバイスであって、
無線周波数信号を発生させるべく構成された送受信器と、
前記送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）と、
前記ＦＥＭと通信するアンテナと
を含み、
前記ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板を含み、
前記ＦＥＭはさらに、前記パッケージング基板に実装された電力増幅システムを含み、
前記電力増幅システムは、
前記無線周波数信号を受信するべくベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、
エミッタが前記第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタと、
前記第１トランジスタのベースに固定バイアス信号を適用しかつ前記第２トランジスタのベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネントと
を含み、
前記アンテナは、前記無線周波数出力から受信された無線周波数の増幅されたバージョンを送信するべく構成される無線デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、電力増幅器に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本願は、２０１５年２月１５日出願の「調整可能カスコードバイアス」との名称の米国仮出願第６２／１１６，４９９号の優先権を主張する。その開示は全体が、ここに明示的に参照として組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
電力増幅システムは、ベース共通段及びエミッタ共通段を有するカスコード電力増幅器を含み得る。当該段にバイアスをかけるべく使用される信号は、最悪の場合の条件において当該段の飽和を防止するべく選択された固定電圧とされ得る。しかしながら、これは、低電力条件下での過剰なマージンをもたらすこととなり得るので、電力増幅システムの効率が低下する。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実装によれば、本開示は、電力増幅システムに関する。電力増幅システムは、ベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、エミッタが当該第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタとを含む。電力増幅システムはさらに、固定バイアス信号を第１トランジスタのベースに適用しかつ調整可能バイアス信号を第２トランジスタのベースに適用するべく構成されたバイアスコンポーネントを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、電力増幅システムの温度に基づいて調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、低温度に応答して高い調整可能バイアス信号を、高温度に応答して低い調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、電力増幅システムはさらに、当該温度を決定するべく構成された温度センサを含み得る。いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、温度を示す温度信号を受信するべく構成することができる。
【０００６】
いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、電力増幅システムの電力条件に基づいて調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、高出力電力に応答して高い調整可能バイアス信号を、及び低出力電力に応答して低い調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、電力増幅システムは、出力電力を決定するべく構成された電力センサを含み得る。いくつかの実施形態において、電力センサは、供給電圧に結合することができ、かつ、供給電圧に基づいて出力電力を決定するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、第２トランジスタのコレクタは、インダクタを介して供給電圧に結合することができる。いくつかの実施形態において、電力センサは、無線周波数出力に結合し、かつ、無線周波数出力に基づいて出力電力を決定するべく構成することができる。いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、電力条件を示す電力信号を受信するべく構成することができる。
【０００７】
いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、無線周波数入力の変調規格に基づいて調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。
【０００８】
いくつかの実施形態において、調整可能バイアス信号は調整可能バイアス電圧とすることができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、調整可能バイアス信号を与えるアナログ回路を含み得る。いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、複数の温度値及び／又は電力条件それぞれに対応するバイアス電圧値テーブルを格納するデジタル回路を含み得る。
【００１０】
いくつかの実施形態において、バイアスコンポーネントは、コレクタが電池電圧に結合され、エミッタが第２トランジスタのベースに結合され、かつベースが緩衝増幅器に結合された第３トランジスタを含む。
【００１１】
いくつかの実装において、本開示は、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板を含む無線周波数（ＲＦ）モジュールに関する。ＲＦモジュールはさらに、パッケージング基板に実装された電力増幅システムを含む。電力増幅システムは、ベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、エミッタが第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタとを含む。電力増幅システムは、第１トランジスタのベースに固定バイアス信号を適用しかつ第２トランジスタのベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネントを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ＲＦモジュールはフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とすることができる。
【００１３】
いくつかの実装において、本開示は、無線周波数（ＲＦ）信号を発生させるべく構成された送受信器を含む無線デバイスに関する。無線デバイスは、送受信器と通信するフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）を含む。ＦＥＭは、複数のコンポーネントを受容するべく構成されたパッケージング基板を含む。ＦＥＭはさらに、パッケージング基板に実装された電力増幅システムを含む。電力増幅システムは、無線周波数信号を受信するべくベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタと、エミッタが第１トランジスタのコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタとを含む。電力増幅システムは、第１トランジスタのベースに固定バイアス信号を適用しかつ第２トランジスタのベースに調整可能バイアス信号を適用するべく構成されたバイアスコンポーネントを含む。無線デバイスは、ＦＥＭと通信するアンテナを含む。アンテナは、無線周波数出力から受信された無線周波数信号の増幅されたバージョンを送信するべく構成されたアンテナである。
【００１４】
本開示を要約する目的で本発明の一定の側面、利点及び新規な特徴がここに記載された。理解すべきことだが、かかる利点のすべてが必ずしも、本発明の任意の特定実施形態によって達成できるわけではない。すなわち、本発明は、ここに教示される一の利点又は一群の利点を、ここに教示又は示唆される他の利点を必ずしも達成することなく、達成又は最適化する態様で具体化又は実施をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】代表的な無線システム又はアーキテクチャを示す。
【図２】いくつかの実装において、増幅器システムが一以上の電力増幅器を有する無線周波数（ＲＦ）増幅器アセンブリを含み得ることを示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｅは、電力増幅器の非制限的な例を示す。
【図４】いくつかの実装において、増幅システムが高電圧（ＨＶ）電力増幅システムとして実装され得ることを示す。
【図５】いくつかの実施形態において、電力増幅システムが、調整可能バイアス信号を使用するカスコード増幅器として実装され得ることを示す。
【図６】電力増幅システムの利得の代表的なプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対し、供給電圧（Ｖｃｃ）の関数として示す。
【図７】電力増幅システムの出力電力の代表的なプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対し、供給電圧（Ｖｃｃ）の関数として示す。
【図８】電力増幅システムのＡＭＡＭ（振幅変調対振幅変調）応答の代表的なプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対して示す。
【図９】ここに記載される一以上の特徴を有するモジュールを描く。
【図１０】ここに記載される一以上の特徴を有する無線デバイスを描く。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここに与えられる見出しは、たとえあったとしても、便宜のみのためであって、必ずしも請求項に係る発明の範囲又は意味に影響するわけではない。
【００１７】
図１を参照すると、本開示の一以上の特徴は一般に、増幅システム５２を有する無線システム又はアーキテクチャ５０に関する。いくつかの実施形態において、増幅システム５２は、一以上のデバイスとして実装することができる。かかるデバイスは、無線システム／アーキテクチャ５０において利用可能である。いくつかの実施形態において、無線システム／アーキテクチャ５０は例えば、携帯型無線デバイスに実装することができる。かかる無線デバイスの例がここに記載される。
【００１８】
図２は、図１の増幅システム５２が典型的に、一以上電力増幅器（ＰＡ）を有する無線周波数（ＲＦ）増幅器アセンブリ５４を含むことを示す。図２の例において、３つのＰＡ６０ａ〜６０ｃが、ＲＦ増幅器アセンブリ５４を形成するように描かれる。理解されることだが、他の数のＰＡ（複数可）も実装することができる。またも理解されることだが、本開示の一以上の特徴は、他のタイプのＲＦ増幅器を有するＲＦ増幅器アセンブリに実装することもできる。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ＲＦ増幅器アセンブリ５４は一以上の半導体ダイに実装することができる。かかるダイは、電力増幅器モジュール（ＰＡＭ）又はフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）のようなパッケージモジュールに含めることができる。かかるパッケージモジュールは典型的に、例えば携帯型無線デバイスに関連付けられた回路基板に搭載される。
【００２０】
増幅システム５２におけるＰＡ（例えば６０ａ〜６０ｃ）は典型的に、バイアスシステム５６によってバイアスがかけられる。さらに、ＰＡのための供給電圧は典型的に、供給システム５８によって与えることができる。いくつかの実施形態において、バイアスシステム５６及び供給システム５８のいずれか又は双方は、ＲＦ増幅器アセンブリ５４を有する上記パッケージモジュールに含めることができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、増幅システム５２は整合ネットワーク６２を含み得る。かかる整合ネットワークは、ＲＦ増幅器アセンブリ５４のための入力整合及び／又は出力整合機能を与えるべく構成することができる。
【００２２】
説明目的のため理解されることだが、図２の各ＰＡ（６０）は、一定数の態様で実装することができる。図３Ａ〜３Ｅは、かかるＰＡがどのように構成され得るかについての非制限的な例を示す。図３Ａは、増幅トランジスタ６４を有する代表的なＰＡを示す。ここで、入力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｉｎ）がトランジスタ６４のベースへと与えられ、増幅されたＲＦ信号（ＲＦ＿ｏｕｔ）がトランジスタ６４のコレクタを介して出力される。
【００２３】
図３Ｂは、複数段に配列された複数の増幅トランジスタ（例えば６４ａ、６４ｂ）を有する代表的なＰＡを示す。入力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｉｎ）は、第１トランジスタ６４ａのベースへと与えられ、第１トランジスタ６４ａからの増幅されたＲＦ信号は、そのコレクタを介して出力される。第１トランジスタ６４ａからの増幅されたＲＦ信号は、第２トランジスタ６４ｂのベースへと与えられ、第２トランジスタ６４ｂからの増幅されたＲＦ信号は、そのコレクタを介して出力され、ひいてはＰＡの出力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｏｕｔ）がもたらされる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、図３Ｂの上記代表的なＰＡ構成は、図３Ｃに示されるように２以上の段として描くことができる。第１段６４ａは例えばドライバ段として構成し、第２段６４ｂは例えば出力段として構成することができる。
【００２５】
図３Ｄは、いくつかの実施形態において、ＰＡがドハティＰＡとして構成できることを示す。かかるドハティＰＡは、増幅された出力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｏｕｔ）をもたらすように、入力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｉｎ）のキャリア増幅及びピーキング増幅を与えるべく構成された増幅トランジスタ６４ａ、６４ｂを含み得る。入力ＲＦ信号は、分割器によりキャリア部分及びピーキング部分に分割することができる。増幅されたキャリア信号及びピーキング信号は、結合器により出力ＲＦ信号を与えるべく結合することができる。
【００２６】
図３Ｅは、いくつかの実施形態において、ＰＡがカスコード構成で実装できることを示す。入力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｉｎ）は、エミッタ共通デバイスとして動作する第１増幅トランジスタ６４ａのベースに与えることができる。第１増幅トランジスタ６４ａの出力は、そのコレクタを介して与え、かつ、ベース共通デバイスとして動作する第２増幅トランジスタ６４ｂのエミッタへと与えることができる。第２増幅トランジスタ６４ｂの出力は、ＰＡの増幅された出力ＲＦ信号（ＲＦ＿ｏｕｔ）をもたらすべく、そのコレクタを介して与えることができる。
【００２７】
図３Ａ〜３Ｅの様々な例において、増幅トランジスタは、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）のようなバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）として記載される。理解されることだが、本開示の一以上の特徴はまた、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のような他のタイプのトランジスタにおいて又は当該トランジスタを使用して実装することもできる。
【００２８】
図４は、いくつかの実施形態において、図２の増幅器システム５２が、高電圧（ＨＶ）電力増幅システム７０として実装できることを示す。かかるシステムは、複数のＰＡのいくつか又はすべて（例えば６０ａ〜６０ｃ）がＨＶ増幅動作を含むように構成されたＨＶ電力増幅器アセンブリ５４を含み得る。ここに記載されるように、かかるＰＡにはバイアスシステム５６によってバイアスをかけることができる。いくつかの実施形態において、上記ＨＶ増幅動作は、ＨＶ供給システム５８によって容易とすることができる。いくつかの実施形態において、ＨＶ電力増幅器アセンブリ５４とバイアスシステム５６及びＨＶ供給システム５８のいずれか又は双方との間のインタフェイス機能を与えるべく、インタフェイスシステム７２を実装することができる。
【００２９】
図５は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム５００が、調整可能バイアス信号を使用するカスコード増幅器５１０として実装され得ることを示す。カスコード増幅器５１０は、エミッタ共通（ＣＥ）段（ＲＦ段とも称する）の第１トランジスタ５１１を含む。第１トランジスタ５１１のエミッタは接地電圧に結合される。第１トランジスタ５１１のベースは、キャパシタ５６１及び入力整合コンポーネント５８１を介してＲＦ入力に結合される。第１トランジスタ５１１のベースはまた、エミッタ共通段にバイアスをかけるバイアスコンポーネント５２０に結合される。
【００３０】
バイアスコンポーネント５２０は、第１トランジスタ５１１にバイアスをかけるＣＥバイアス信号、例えばバイアス電圧又はバイアス電流を与える。ＣＥバイアス信号は、（バイアス制御器５３０によって制御される）ＣＥバイアスコンポーネント５２１がＣＥバイアストランジスタ５４１にバイアスをかけるときに、少なくとも部分的には第１トランジスタ５１１のベースへと供給される電池からの電圧（Ｖｂａｔｔ）によって電力供給され得る。ＣＥバイアス信号は、固定値（例えば固定値の電圧又は電流）を有し得る。第１トランジスタ５１１のコレクタは、ベース共通段の第２トランジスタ５１２のエミッタに結合される。
【００３１】
カスコード増幅器５１０は、ベース共通（ＣＢ）段（カスコード段とも称する）の第２トランジスタ５１２を含む。第２トランジスタ５１２のエミッタは、第１トランジスタ５１１のコレクタに結合される。第２トランジスタ５１２のコレクタは、インダクタ５７０を介して供給電圧（Ｖｃｃ）に結合される。ＲＦ出力（ＲＦ入力の増幅されたバージョン）が、第２トランジスタ５１２のコレクタから出力される。ＲＦ出力は、（帯域通過フィルタリングも行う）出力整合コンポーネント５８２を通り抜け、アンテナ５９０を介して送信され得る。第２トランジスタ５１２のベースは、キャパシタ５６２を介して接地電圧に結合される。第２トランジスタ５１２のベースはまた、ベース共通段にバイアスをかけるバイアスコンポーネント５２０にも結合される。バイアスコンポーネント５２０は、第２トランジスタ５１２にバイアスをかけるＣＢバイアス信号、例えばバイアス電圧又はバイアス電流を与える。ＣＢバイアス信号は、（バイアス制御器５３０によって制御される）ＣＢバイアスコンポーネント５２２がＣＢバイアストランジスタ５４２にバイアスをかけるときに、少なくとも部分的には第２トランジスタ５１２のベースへと供給される電池からの電圧（Ｖｂａｔｔ）によって電力供給され得る。ＣＢバイアスコンポーネント５２２が与えるＣＢバイアス信号の強度は、以下に詳述される一定数の因子に応じて可変（又は調整可能）とすることができる。
【００３２】
カスコード電力増幅器のベース共通段は、バイポーラプロセスにおいて増幅デバイスの有効最小Ｖｃｅ又はニー電圧の増加をもたらす。最小Ｖｃｅは、究極的には増幅器効率を低減させ得る増幅器の信号の振れを低減することができる。増幅器の飽和点は、第２トランジスタ５１２内のＢＥ（ベース・エミッタ）及びＢＣ（ベース・コレクタ）接合並びに寄生抵抗項の関数となり得るので、最小Ｖｃｅもまた、温度及びデバイス電流への感受性を示す。この最小Ｖｃｅの影響は、システム供給電圧（Ｖｃｃ）が最小Ｖｃｅ電圧へと向かって低下するときの低出力電力において有意となり得る。
【００３３】
すなわち、上述のように、バイアスコンポーネント５２０は、電力増幅システム５００の性能を改善又は最適化するべく、ＣＢバイアス信号（例えばカスコードバイアス電圧）を調整することができる。例えば、バイアスコンポーネント５２０はＣＢバイアス信号を、温度及び高電流に対するオーバーヘッドが低い電流及び代替温度条件において減少するように調整することができる。
【００３４】
一実施形態において、ＣＢバイアス信号は、最悪の場合の条件をサポートするべく選択された固定電圧である。しかしながら、これは、電力増幅システム５００の効率を低減させる公称及び低電力条件下の過剰なマージンをもたらし得る。すなわち、他実施形態において、バイアスコンポーネント５２０が与えるＣＢバイアス信号は可変電圧である。
【００３５】
いくつかの実装において、バイアス制御器５３０は、基準電圧を発生させて当該基準電圧をＣＢバイアスコンポーネント５２２に供給する。基準電圧に基づいてＣＢバイアスコンポーネント５２２は、電池電圧及びＣＢバイアストランジスタ５４２を使用してＣＢバイアス信号を発生させ、当該ＣＢバイアス信号を第２トランジスタ５１２のベースに与える。いくつかの実装において、ＣＢバイアスコンポーネント５２２は緩衝増幅器である。
【００３６】
バイアス制御器５３０から発生した基準電圧は、性能を改善するべく最小Ｖｃｅのばらつきが補償されるように、温度及び出力電力に基づいて調整することができる。
【００３７】
例えば、高電力においてＢＥ接合電圧は、低電力における場合よりも大きくなり得るので、バイアスコンポーネント５２０は、エミッタ共通段の飽和を防止するべく高電圧を有するＣＢバイアス信号を与えることができる。他例として、低出力電力においてＢＥ接合電圧は、高電力における場合よりも小さくなり得るので、バイアスコンポーネント５２０は、低電圧を有するＣＢバイアス信号を与えることができる。同様に、温度に関し、ＢＥ接合電圧及び飽和電圧は、温度低下に伴い増加し得るので、バイアスコンポーネント５２０は、高温度条件よりも低温度条件において、高電圧を有するＣＢバイアス信号を与えることができる。
【００３８】
低電力モード（ＬＰＭ）においてコレクタ電流を低減するべく、供給電圧（Ｖｃｃ）も低減することができる。しかしながら、ベース共通段は、ＣＢバイアス信号の電圧も低下させることなく供給電圧があまりにも低くなると飽和し得る。かといって、カスコード電力増幅器のエミッタ共通段は、あまりにも低い電圧のＣＢバイアス信号が適用されると飽和し得る。すなわち、上述のように、バイアスコンポーネント５２０は、様々な電力及び温度条件下でＣＢバイアス信号の電圧を調整することができる。
【００３９】
一実施形態において、バイアスコンポーネント５２０は、温度を検出する温度センサ５３１を含む。例えば、バイアスコンポーネント５２０はサーミスタを含み得る。図５に示されるように、いくつかの実装において、バイアス制御器５３０は温度センサ５３１を含む。いくつかの実装において、バイアス制御器５３０は、電力増幅システムの温度５００を示す温度信号を（例えば入力端子を介して）受信する。
【００４０】
一実施形態において、バイアスコンポーネント５２０は、電力増幅システム５００の電力条件を検出する電力センサ５３２を含む。電力条件は、電力増幅システム５００の電力モード、例えばデフォルトモード又は低電力モードとすることができる。電力条件は、電力増幅システム５００の出力電力とすることができる。電力条件は、カスコード増幅器５１０に適用される供給電圧とすることができる。例えば、バイアスコンポーネント５２０は、電力モード、出力電力又は供給電圧を決定するべく（例えば結合器を介して）ＲＦ出力に又は供給電圧（Ｖｃｃ）に結合することができる。図５に示されるように、いくつかの実装において、バイアス制御器５３０は電力センサ５３２を含む。いくつかの実装において、バイアス制御器５３０は、電力増幅システム５００の電力条件を示す電力信号を（例えば入力端子を介して）受信する。
【００４１】
いくつかの実装において、バイアスコンポーネント５２０は、一定温度及び／又は電力条件において特定のバイアス電圧を出力するアナログ回路を使用することにより、ＣＢバイアス信号の電圧（又は他の特性）を決定する。いくつかの実装において、バイアスコンポーネント５２０は、複数の温度値及び／又は電力条件指示それぞれに対応するバイアス電圧値のテーブル５３３を格納するデジタル回路を使用することにより、ＣＢバイアス信号の電圧（又は他の特性）を決定する。
【００４２】
したがって、図５は、電力増幅システム５００が、ベースが無線周波数入力に結合された第１トランジスタ５１１と、エミッタが第１トランジスタ５１１のコレクタに結合されかつコレクタが無線周波数出力に結合された第２トランジスタ５１２とを含むことを示す。電力増幅システムはさらに、固定バイアス信号（例えば固定電圧を有するバイアス信号）を第１トランジスタ５１１のベースに適用するべくかつ調整可能バイアス信号（例えば調整可能電圧を有するバイアス信号）を第２トランジスタ５１２のベースに適用するべく構成されたバイアスコンポーネント５２０を含む。
【００４３】
上述のように、バイアスコンポーネント５２０は、電力増幅システム５００の温度に基づいて調整可能バイアス信号を適用するように構成することができる。バイアスコンポーネント５２０は、低温度に応答して高い調整可能バイアス信号（例えば高電圧を有するバイアス信号）を、及び高温度に応答して低い調整可能バイアス信号（例えば低電圧を有するバイアス信号）を適用することができる。
【００４４】
またも上述のように、バイアスコンポーネント５２０は、電力増幅システムの電力条件に基づいて調整可能バイアス信号を適用するべく構成することができる。バイアスコンポーネント５２０は、高出力電力に応答して高い調整可能バイアス信号を、及び低出力電力に応答して低い調整可能バイアス信号を適用することができる。
【００４５】
図６は、電力増幅システム（例えば図５の電力増幅システム５００）の利得の代表的なプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対し、供給電圧（Ｖｃｃ）の関数として示す。図６の左半分は、ベース共通段飽和点電圧がベース共通バイアス電圧の低下に伴い低下する結果を示す。図６の右半分（特に２つの最低線）は、エミッタ共通段が低カスコードバイアス電圧で飽和する結果を示す。
【００４６】
図７は、電力増幅システム（例えば図５の電力増幅システム５００）の出力電力のプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対し、供給電圧（Ｖｃｃ）の関数として示す。図６の左半分は、低ベース共通バイアス電圧が、低供給電圧条件において増加する線形電力をサポートすることを示す。図７の右半分（特に２つの最低線）は、飽和したエミッタ共通段が、供給電圧から独立して電力を制限することを示す。
【００４７】
図８は、電力増幅システム（例えば図５の電力増幅システム５００）のＡＭＡＭ（振幅変調対振幅変調）応答の代表的なプロットを、様々なベース共通バイアス電圧に対して示す。代表的なプロットは、測定による出力電力（ＭＥＡＳ＿ＰＯＵＴ）に対してプロットされた、計算による利得（ＣＡＬＣ＿ＧＡＩＮ）を示す。カスコード増幅器の圧縮特性は（例えば飽和の結果による）ベース共通段圧縮及び（例えば飽和の結果による）ベース共通段圧縮の組み合わせとなり得るので、増幅器の利得特性は、カスコード増幅器に適用されるベース共通バイアス電圧による影響を受け得る。異なる変調規格を異なる圧縮特性のもとで最適化することができ、ベース共通バイアス電圧を、所与の変調規格に対して性能を補償かつ改善するべく調整すること、及び多重変調規格間で切り替えることができる。すなわち、いくつかの実装において、図５のバイアスコンポーネント５２０は、無線周波数入力の変調規格に基づいて調整可能バイアス信号を（例えば第２トランジスタ５１２に）適用するべく構成される。
【００４８】
図９は、いくつかの実施形態において、電力増幅システム（例えば図５の電力増幅システム５００）のいくつか又はすべてが一モジュールに実装できることを示す。かかるモジュールは、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）とすることができる。図９の例において、モジュール３００はパッケージング基板３０２を含み得る。かかるパッケージング基板には一定数のコンポーネントが搭載され得る。例えば、ＦＥ−ＰＭＩＣコンポーネント３０４、電力増幅器アセンブリ３０６、整合コンポーネント３０８及びデュプレクサアセンブリ３１０を、パッケージング基板３０２上に及び／又はパッケージング基板３０２内に搭載及び／又は実装することができる。電力増幅器アセンブリ３０６は、図５に示されるものようなカスコードシステム３０７を含み得る。一定数の表面搭載技術（ＳＭＴ）デバイス３１４及びアンテナスイッチモジュール（ＡＳＭ）３１２のような他のコンポーネントもまた、パッケージング基板３０２に搭載することができる。様々なコンポーネントのすべてがパッケージング基板３０２上にレイアウトされるように描かれるにもかかわらず、何らかのコンポーネント（複数可）が、他のコンポーネント（複数可）の上に実装できることが理解される。
【００４９】
いくつかの実装において、ここに記載される一以上の特徴を有するデバイス及び／又は回路は、無線デバイスのようなＲＦデバイスに含めることができる。かかるデバイス及び／又は回路は、ここに記載されるモジュラー形態で、又はその何らかの組み合わせで無線デバイスに直接実装することができる。いくつかの実施形態において、かかる無線デバイスは、例えば、セルラー電話、スマートフォン、電話機能あり又はなしのハンドヘルド無線デバイス、無線タブレット等を含み得る。
【００５０】
図１０は、ここに記載される一以上の有利な特徴を有する代表的な無線デバイス４００を描く。ここに記載される一以上の特徴を有するモジュールの文脈において、かかるモジュールは一般に、破線枠３００によって描くことができ、例えばフロントエンドモジュール（ＦＥＭ）として実装することができる。
【００５１】
図１０を参照すると、電力増幅器（ＰＡ）４２０は、増幅及び送信対象のＲＦ信号を発生させるべくかつ受信した信号を処理するべく周知の態様で構成かつ動作し得る送受信器４１０から対応ＲＦ信号を受信することができる。送受信器４１０は、ユーザに適したデータ及び／又は音声信号と送受信器４１０に適したＲＦ信号との間の変換を与えるべく構成されたベース帯域サブシステム４０８と相互作用をするように示される。送受信器４１０はまた、無線デバイス４００の動作のために電力を管理するべく構成された電力管理コンポーネント４０６と通信することもできる。かかる電力管理はまた、ベース帯域サブシステム４０８及びモジュール３００の動作を制御することもできる。
【００５２】
ベース帯域サブシステム４０８は、ユーザに与えられ及びユーザから受けた音声及び／又はデータの様々な入出力を容易にするべく、ユーザインタフェイス４０２に接続されるように示される。ベース帯域サブシステム４０８はまた、無線デバイスの動作を容易にし及び／又はユーザのための情報記憶を与えるデータ及び／又は命令を記憶するべく構成されたメモリ４０４に接続することもできる。
【００５３】
代表的な無線デバイス４００において、ＰＡ４２０の出力は、（対応整合回路４２２を介して）対応デュプレクサ４２４に整合され及び引き回されるように示される。各電力増幅器４２０は、図５の電力増幅器に対応し、及び／又は図５に示されるもののようなカスコードシステム３０７に含まれ得る。かかる増幅されかつフィルタリングされた信号は、送信を目的としてアンテナスイッチ４１４を介してアンテナ４１６へと引き回すことができる。いくつかの実施形態において、デュプレクサ４２４により、共通アンテナ（例えば４１６）を使用して送受信動作を同時に行うことができる。図１０において、受信された信号は、例えば低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含み得る「Ｒｘ」経路（図示せず）へと引き回されるように示される。
【００５４】
一定数の他の無線デバイス構成も、ここに記載される一以上の特徴を利用することができる。例えば、無線デバイスは、多重帯域デバイスである必要はない。他例において、無線デバイスは、ダイバーシティアンテナのような付加アンテナ、並びに、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＧＰＳのような付加的な接続機能を含み得る。
【００５５】
ここに記載されるように、本開示の一以上の特徴は、図１０の無線デバイスを含むもののようなシステムに実装された場合に一定数の利点を与えることができる。例えば、当該特徴は、電力増幅器の電力及び温度動作範囲全体にわたる効率性能の改善及び／又は最適化という利点を提供し得る。加えて、カスコード増幅器のバイアスは、エミッタ共通段のＡＭＡＭ（振幅変調対振幅変調）特性に影響を与える。他例として、カスコードバイアス信号の調整により、電力増幅器の線形性を改善することができる。
【００５６】
本明細書及び特許請求の範囲全体にわたり、文脈上そうでないことが明らかでない限り、「含む」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは反対の包括的意味に、すなわち「〜を含むがこれらに限られない」との意味に解釈すべきである。ここで一般に使用される用語「結合」は、直接接続されるか又は一以上の中間要素を介して接続されるかいずれかとなり得る２以上の要素を言及する。加えて、用語「ここ」、「上」、「下」及び類似の趣旨の用語は、本願において使用される場合、本願全体を言及し、本願の任意の特定部分を言及するわけではない。文脈が許容する場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明における用語はそれぞれ、複数又は単数をも含み得る。２以上の項目のリストを参照する用語「又は」及び「若しくは」について、当該用語は以下の解釈のすべてをカバーする。すなわち、当該リストの任意の項目、当該リストのすべての項目、及び当該リストの項目の任意の組み合わせである。
【００５７】
本発明の実施形態の上記詳細な説明は、排他的であることすなわち本発明を上記開示の正確な形態に制限することを意図しない。本発明の及びその例の特定の実施形態が例示を目的として上述されたが、当業者が認識するように、本発明の範囲において様々な均等の修正も可能である。例えば、プロセス又はブロックが所与の順序で提示されるが、代替実施形態は、異なる順序でステップを有するルーチンを行うこと又はブロックを有するシステムを用いることができ、いくつかのプロセス又はブロックは削除、移動、追加、細分化、結合、及び／又は修正することができる。これらのプロセス又はブロックはそれぞれが、様々な異なる態様で実装することができる。また、プロセス又はブロックが直列的に行われるように示されることがあるが、これらのプロセス又はブロックは、その代わりに、並列して行い又は異なる時に行うこともできる。
【００５８】
ここに与えられる本発明の教示は、必ずしも上述のシステムに限られることがなく、他のシステムにも適用することができる。上述の様々な実施形態の要素及び行為は、さらなる実施形態を与えるべく組み合わせることができる。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態が記載されたが、これらの実施形態は、例のみとして提示されており、本開示の範囲を制限することを意図しない。実際、ここに記載される新規な方法及びシステムは、様々な他の形態で具体化することができる。さらに、ここに記載される方法及びシステムの形態における様々な省略、置換及び変更が、本開示の要旨から逸脱することなくなし得る。添付の特許請求の範囲及びその均等物が、本開示の範囲及び要旨に収まるかかる形態又は修正をカバーすることが意図される。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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