(57)【要約】  本開示は、動的電力ディバイダ回路および方法を含む。一実施形態において、動的電力ディバイダは、入力信号を受信し、線路の第２の端子上で第１および第２の信号を生成する第１および第２の四分の一波線路を含む。入力信号の動的電力分割は、第１の四分の一波線路の第２の端子と第２の四分の一波線路の第２の端子間の可変インピーダンス回路を使用する。可変インピーダンスは、入力信号電力が増加するにつれ、２つの出力経路間のインピーダンスを減らし得、入力信号電力が減少するにつれ、出力経路間のインピーダンスを増加させ得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路であって、
第１の端子および第２の端子を有する第１の四分の一波線路と、ここにおいて、前記第１の四分の一波線路の前記第１の端子は、入力信号を受信し、
第１の端子および第２の端子を有する第２の四分の一波線路と、ここにおいて、前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子は、前記入力信号を受信し、
前記第１の四分の一波線路の前記第２の端子と、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子間で結合された可変インピーダンス回路と、前記可変インピーダンス回路は、前記可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整するための制御入力を有し、
第１の信号に応答して、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスを調整するために、前記第１の信号と、前記可変インピーダンス回路の前記制御入力に結合された出力とを受信するように構成された電力制御回路と、を備え、
ここにおいて、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における電力を増加するために、前記入力信号の電力が増加するとき、減少させられ、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における前記電力を減少するために、前記入力信号の前記電力が減少するとき、増加させられる、回路。
【請求項２】
前記第１の四分の一波線路の前記第２の端子は、第１の電力増幅器ステージに結合され、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子は、第２の電力増幅器ステージに結合され、ここにおいて、前記第１の電力増幅器ステージおよび前記第２の電力増幅器ステージは、アンテナを駆動する、請求項１の回路。
【請求項３】
前記第１の電力増幅器ステージおよび前記第２の電力増幅器ステージは、ドハティー電力増幅器を備える、請求項２の回路。
【請求項４】
調整可能なＬＣ回路をさらに備え、ここにおいて、第１の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第１のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第２のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスよりも小さく、また、ここにおいて、第２の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第３のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第４のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第３のインピーダンスは、前記第４のインピーダンスよりも大きい、請求項１の回路。
【請求項５】
前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子から前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子に転送される前記入力信号の前記電力を減少させるために、前記入力信号の電力が減少するとき、前記第１のインピーダンスを生成するように構成され、また、ここにおいて、前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子から前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子に転送される前記入力信号の前記電力を増加させるために、前記入力信号の電力が増加するとき、前記第３のインピーダンスを生成するように構成される、請求項４の回路。
【請求項６】
前記調整可能なインピーダンス回路は、プログラム可能な抵抗器ネットワークを備える、請求項１の回路。
【請求項７】
前記調整可能なインピーダンス回路は、少なくとも１つの半導体デバイスを備える、請求項１の回路。
【請求項８】
前記半導体デバイスは、ＰＩＮダイオードを備え、ここにおいて、前記制御入力は前記ＰＩＮダイオードを通して電流を調整する、請求項７の回路。
【請求項９】
前記半導体デバイスは、前記第１の四分の一波線路の前記第２の端子に結合された第１の端子、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子に結合された第２の端子、および前記制御入力を備える制御端子、を有するトランジスタを備える、請求項７の回路。
【請求項１０】
前記調整可能なインピーダンス回路は、プログラム可能な抵抗器ネットワークをさらに備える、請求項７の回路。
【請求項１１】
前記電力制御回路は、
包絡線検知器と、ここにおいて、前記電力制御回路の出力は、前記入力信号の包絡線のレートで前記インピーダンスを変化させるために、少なくとも１つの半導体デバイスに結合された第１の出力を備え、
平均電力ジェネレータと、ここにおいて、前記電力制御回路の前記出力は、前記入力信号の平均電力により、プログラムされた抵抗を変化させるための前記プログラム可能な抵抗器ネットワークに結合された第２の出力をさらに備え、を備える、請求項１０の回路。
【請求項１２】
前記電力制御回路は、包絡線検知器を備える、請求項１の回路。
【請求項１３】
前記第１の四分の一波線路は、少なくとも１つのインダクタを備え、前記第２の四分の一波線路は、少なくとも１つのインダクタを備える、請求項１の回路。
【請求項１４】
前記電力制御回路は、前記入力信号の包絡線に対応する前記制御信号を生成する、請求項１の回路。
【請求項１５】
前記電力制御回路は、前記入力信号の平均電力に対応する前記制御信号を生成する、請求項１の回路。
【請求項１６】
前記電力制御回路により受信された前記第１の信号は、モデムからの電力制御信号である、請求項１の回路。
【請求項１７】
方法であって、
第１の四分の一波線路の第２の端子上で、入力信号の電力の第１の部分を有する第２の信号を生成するために、前記第１の四分の一波線路の第１の端子上で、前記入力信号を受信することと、
第２の四分の一波線路の第２の端子上で、前記入力信号の前記電力の第２の部分を有する第３の信号を生成するために、前記第２の四分の一波線路の第１の端子上で、前記入力信号を受信することと、
前記入力信号の電力特質を表示する第１の信号に応答して、前記第１の四分の一波線路の前記第２の端子、および前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子間で結合された、可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整することと、
ここにおいて、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における前記第２の信号の電力を増加させるために、前記入力信号の電力が増加するとき、減少させられ、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における前記第２の信号の前記電力を減少させるために、前記入力信号の前記電力が減少するとき、増加させられる、方法。
【請求項１８】
調整可能なＬＣ回路を使用して前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子におけるインピーダンスを調整することをさらに備え、ここにおいて、第１の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第１のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第２のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスよりも小さく、また、ここにおいて、第２の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第３のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第４のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第３のインピーダンスは、前記第４のインピーダンスよりも大きい、請求項１７の方法。
【請求項１９】
回路であって、
第１の四分の一波線路の第２の端子上で、入力信号の電力の第１の部分を有する第２の信号を生成するために、前記第１の四分の一波線路の第１の端子上で、前記入力信号を受信する手段と、
第２の四分の一波線路の第２の端子上で、前記入力信号の前記電力の第２の部分を有する第３の信号を生成するために、前記第２の四分の一波線路の第１の端子上で、前記入力信号を受信する手段と、
前記入力信号の電力特質を表示する第１の信号に応答して、前記第１の四分の一波線路の前記第２の端子、および前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子間で結合された、可変インピーダンス回路のインピーダンスを調整する手段と、
ここにおいて、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における前記第２の信号の電力を増加させるために、前記入力信号の電力が増加するとき、減少させられ、前記可変インピーダンス回路の前記インピーダンスは、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における前記第２の信号の前記電力を減少させるために、前記入力信号の前記電力が減少するとき、増加させられる、回路。
【請求項２０】
調整可能なＬＣ回路を使用して前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子におけるインピーダンスを調整する手段をさらに備え、ここにおいて、第１の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第１のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第２のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第１のインピーダンスは、前記第２のインピーダンスよりも小さく、また、ここにおいて、第２の構成で前記調整可能なＬＣ回路は、前記第２の四分の一波線路の前記第２の端子における第３のインピーダンス、および前記第２の四分の一波線路の前記第１の端子における対応する第４のインピーダンスを生成し、ここにおいて、前記第３のインピーダンスは、前記第４のインピーダンスよりも大きい、請求項１９の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[０００１]本出願は、２０１４年１１月５日に出願された米国特許出願番号１４／５３３，９８８号に対する優先権を主張し、その内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【背景】
【０００２】
[０００２]本開示は電子回路および方法に関し、特に、動的電力ディバイダ回路および方法に関係する。
【０００３】
[０００３]電子回路における電力消費は、増加した注目を得ている主題である。
電子デバイスの使用がユビキタスとなるにつれて、これらのデバイスにより消費される電力は段階的に拡大し、インフラストラクチャーと環境に関し増加する需要をもたらす。例えば、ワイヤレスデバイスは、エネルギーと電力の伸びる需要および消費における当今の犯人である。ＲＦトランシーバ内部の回路は、しばしばＲＦ通信信号の送信、受信、および処理に大量の電力を消費する。
【０００４】
[０００４]しばしば非効率的かつ電力ハングリーな１つの、例となる回路部品は、電力増幅器である。ワイヤレスアプリケーションにおいて、電力増幅器はワイヤレス通信信号を受信し、アンテナ上での送信のために信号の電力を増加させる。アンテナ上での送信のために信号を処理することは、多数の信号経路に沿って信号を分割すること、電圧および／または電流を増加させるために信号を増幅すること、および、アンテナ上での送信のために信号を結合することを含み得る。信号が多数の経路に沿って結合されるケースにおいて、信号電力も典型的に経路間で分割される。変化する動作条件にわたって、時として、ある動作条件の間、特有の経路が、活性が劣ったり、みんな一緒に不活性であったりし得て、そのような経路に提供された信号電力が浪費される。
【概要】
【０００５】
[０００５]本開示は動的電力ディバイダ回路および方法を含む。一実施形態において、動的電力ディバイダは、入力信号を受信し、第１および第２の信号を線路の第２の端子上に生成する、第１および第２の四分の一波線路を含む。入力信号の動的電力分割は、第１の四分の一波線路の第２の端子、および第２の四分の一波線路の第２の端子間の可変インピーダンス回路を使用する。可変インピーダンスは、入力信号電力が増加するにつれて、２つの出力経路間のインピーダンスを減らし得、入力信号電力が減少するにつれて、出力経路間のインピーダンスを増加させ得る。
【０００６】
[０００６]以下の詳細な説明および添付の図面は、本開示の性質および利点のより良い理解を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[０００７]一実施形態による動的電力ディバイダを例証する図。
【図２】[０００８]別の実施形態による動的電力ディバイダを例証する図。
【図３】[０００９]別の実施形態による調整可能な抵抗を含む、例となる電力ディバイダを例証する図。
【図４】[００１０]別の実施形態による半導体デバイスを含む、例となる電力ディバイダを例証する図。
【図５】[００１１]一実施形態による電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する図。
【図６】[００１２]別の実施形態による電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する図。
【図７】[００１３]別の実施形態による電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する図。
【図８】[００１４]一実施形態による入力信号電力を分割する方法を例証する図。
【図９】[００１５]一実施形態による動的電力分割を含むワイヤレスシステムを例証する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[００１６]本開示は、動的電力ディバイダ回路および方法に属する。以下の記述では、説明の目的のために、多数の例および特定の詳細が、本開示についての完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、特許請求の範囲において表される本開示が、単独であるいは以下に説明される他の特徴との組み合わせにおいて、これらの例における特徴の一部またはすべてを含むことができ、また、ここに説明される特徴および概念の修正および同等物をさらに含むことができることは、当業者にとって明らかであろう。
【０００９】
[００１７]図１は、一実施形態による動的電力ディバイダを例証する。本開示の実施形態は、多数の信号経路間で、信号電力を動的にルーティングできる電力ディバイダ回路を含む。例えば、電力ディバイダ回路１００は、第１の四分の一波線路１０１の第１の端子上、および、第２の四分の一波線路１０２の第１の端子上で入力信号Ｓｉを受信する。本例において、四分の一波線路１０１および１０２は、信号Ｓｉ中において９０度（π／４）位相シフトをもたらす。四分の一波線路は、時々、四分の一波線路インピーダンス変換器とかλ／４インピーダンス変換器と呼ばれ、予め定められた長さの送信線（導電線）を備え得、終端は所望のインピーダンスをもたらすように設計される。以下の特有の例で例証されるように、インピーダンス変換は電力ディバイダの効率を改善するために使用され得る。
[００１８]本開示の特徴および利点は、可変インピーダンス回路１０３を通して、電力ディバイダ出力信号経路を互いに結合することを含む。例えば、幾つかのアプリケーションにおいて、ある条件下では、経路Ｓ０１への信号電力を増加させ、経路Ｓ０２への信号電力を減少させることが望ましいかも知れず、また、他の条件下では、経路Ｓ０１への信号電力を減少させ、経路Ｓ０２への信号電力を増加させることが望ましいかも知れない。したがって、可変インピーダンス回路１０３は、該可変インピーダンス回路のインピーダンスＺｉを調整するための制御入力を含む。電力制御回路１０４は、例えば、経路Ｓ０１および経路Ｓ０２間のインピーダンスを増加または減少させるために、１つ以上の信号を可変インピーダンス回路１０３の制御入力に提供し得る。
【００１０】
[００１９]一実施形態において、可変インピーダンス回路１０３のインピーダンスＺｉは、入力信号の電力条件に基づいて調整される。可変インピーダンス回路１０３のインピーダンスＺｉが変化されるにつれて、入力信号電力に基づいて、異なる経路を流れる信号電力の量は変化し得る。例えば、四分の一波線路１０２（経路Ｓ０２）の第２の端子における信号電力を増加させ、四分の一波線路１０１（経路Ｓ０１）の第２の端子における信号電力を減少させるために、入力信号Ｓｉの電力を増加させるとき、可変インピーダンス回路１０３のインピーダンスＺｉを減少させ得る。同様に、四分の一波線路１０２の第２の端子における信号電力を減少させ、四分の一波線路１０１の第２の端子における信号電力を増加させるために、入力信号Ｓｉの電力を減少させるとき、可変インピーダンス回路１０３のインピーダンスＺｉを増加させ得る。したがって、信号電力はＺｉを調整することにより、経路Ｓ０１から経路Ｓ０２への間で分割され転送され得る。幾つかのアプリケーションにおいて、経路間の電力分割は非対称であり得、ここにおいて、Ｚｉが高であるとき、１つの経路（例えば、Ｓｏ１）は別の経路（例えば、Ｓｏ２）よりも多くの信号電力を受信し得る。したがって、幾つかの実施形態において、例えば、高電力経路からの信号電力は、Ｚｉを減らすことにより、入力信号条件に基づいて、低電力経路に可変的に結合させ得る。種々の実施形態において、可変インピーダンス回路１０３は、スイッチト抵抗器ネットワーク（switched resistor network）、１つ以上の半導体デバイス（例えば、トランジスタやＰＩＮダイオード）、あるいは、それらの組み合わせを備え得る。さらに、電力制御回路１０４は、例えば、包絡線トラッキング、平均電力トラッキング、あるいは（例えばモデムからの）電力制御信号に基づいて、インピーダンスを調整し得る。更に特有の実施形態が、以下に提供される。
【００１１】
[００２０]図２は、別の実施形態による動的電力ディバイダを例証する。上記の通り、インピーダンス変換は、電力ディバイダ回路の効率を改善するために使用され得る。本例において、四分の一波線路１０２の第２の端子におけるインピーダンスＺｏ３は、入力信号Ｓｉから四分の一波線路１０２を見たことにより、見られる入力インピーダンスを変化させるために選択的に調整される。本例において、電力ディバイダ回路２００は、インピーダンスＺｏ３を設定するためのインダクタとコンデンサを含みうる調整可能なＬＣ回路２１０を含む。例えば、調整可能なＬＣ回路２１０中のキャパシタンスは、調整可能なＬＣ回路２１０の入力インピーダンスを変更し、Ｚｏ３を変化させるために、（例えば、スイッチトコンデンサを使用）プログラム可能であり得る。第１の構成で、調整可能なＬＣ回路２１０は、四分の一波線路１０２の第２の端子において、第１のインピーダンス（Ｚｏ３における）を生成し得る。特有のＬＣ構成により設定された第１のインピーダンスは、四分の一波線路１０２の第１の端子における、対応する第２のインピーダンス（Ｚｏ１における）を生成するために、四分の一波線路１０２を通してトランスレート（translate）される。第１の構成で、Ｚｏ３における第１のインピーダンスは、Ｚｏ１における第２のインピーダンスよりも小さい。第２の構成で、調整可能なＬＣ回路２１０は、四分の一波線路１０２の第２の端子における第３のインピーダンス（Ｚｏ３における）を生成し得、これは、四分の一波線路１０２の第１の端子における、対応する第４のインピーダンス（Ｚｏ１における）にトランスレートされる。この構成では、Ｚ０３における第３のインピーダンスは、Ｚｏ１における第４のインピーダンスよりも大きい。
【００１２】
[００２１]調整可能なＬＣ回路２１０の上記動作に基づいて、幾つかのアプリケーションは、多数の経路間での異なる信号電力分割を生成するために、調整可能なＬＣ回路２１０を動的に再構成し得る。例えば、調整可能なＬＣ回路２１０は、入力信号の電力が減少するとき、第１のインピーダンス（例えばＺｏ３における低インピーダンス）を生成するように構成され得る。Ｚｏ３における第１の低インピーダンスは、Ｚｏ１における第２の高インピーダンスにトランスレートされ、それは、四分の一波線路１０１を通して経路Ｓｏ１により多い信号電力を伝え、四分の一波線路１０２を通して経路Ｓｏ２への信号電力を減らす。したがって、四分の一波線路１０２の第１の端子から、四分の一波線路１０２の第２の端子に転送される入力信号Ｓｉの電力は減少する。
【００１３】
[００２２]同様に、調整可能なＬＣ回路２１０は、入力信号の電力が増加するとき、第３のインピーダンス（例えばＺｏ３における高インピーダンス）を生成するように構成し得る。このケースにおいて、例えば、第２の経路Ｓ０２に、より多くの信号電力をルーティングすることは有利かも知れない。Ｚｏ３における第３の高インピーダンスは、Ｚｏ１における第４の低インピーダンスにトランスレートされ、それは、例えば、四分の一波線路１０２を通して経路Ｓｏ２に、より多い信号電力を伝え、四分の一波線路１０１を通して経路Ｓｏ１に、より少ない信号電力を伝える。したがって、四分の一波線路１０２の第１の端子から、四分の一波線路１０２の第２の端子に転送される入力信号Ｓｉの電力は増加される。
【００１４】
[００２３]ともに動作して、調整可能なＬＣ回路２１０および可変インピーダンス回路１０３は、経路Ｓｏ１および経路Ｓｏ２に送出される信号電力の量を制御するために使用され得る。制御されたやり方（例えばＺｉのインピーダンスおよび線路１０２の入力インピーダンスを調整することにより）で信号電力が転送されるので、電力の使用は有利に、より効率的である。
【００１５】
[００２４]代替的実施形態において、回路２００は、第２の調整可能なＬＣ回路２１１を含み得、それは、２つの経路間の電力の分割をさらに制御するために、上述のようにＺｏ２およびＺｏ１におけるインピーダンスを変化させ得る。
【００１６】
[００２５]図３は、別の実施形態による調整可能な抵抗を含む、例となる電力ディバイダを例証する。本例は、例えば、スイッチト抵抗器ネットワークのような調整可能な（可変）抵抗Ｒｉ３０２を使用してインプリメントされた可変インピーダンス回路を示す。コールアウト３５０は、例えば、スイッチト抵抗器の、２つの例となるインプリメンテーションを示す。この特有の例も、電力制御回路が、包絡線トラッキング回路３０１であり得ることを示す。包絡線トラッキング電力制御回路３０１は、入力信号Ｓｉの包絡線に対応するアップストリーム包絡線信号を受信し得る。Ｓｉの包絡線が増加するにつれて、Ｓｏ２経路への信号電力を増加させることが有利であり得る。例えば、以下に例証される電力増幅器アーキテクチャは、主ステージおよびピーキングステージを含み得る。例えば、信号電力が低いとき、主ステージに、より多くの信号電力を流し、信号電力が増加するとき、ピーキングステージへの電力を増加させることが有利であり得る。包絡線が低い場合、包絡線トラッキング電力制御回路３０１は、包絡線信号を受信し、Ｒｉの値を増加させ得る。したがって、低信号電力レベルでは、Ｓｏ１経路に、より多くの信号電力が流され、Ｓｏ２経路には、より少ない信号電力が流される。代替的に、包絡線トラッキング電力制御回路３０１は、包絡線信号を受信し、包絡線が高い場合、Ｒｉの値を減少させ得る。よって、高信号電力レベルでは、Ｓｏ１経路からＳｏ２経路に、Ｒｉを通して、より多くの信号電力が流される。したがって、効率的に経路間で信号電力を移動させるために、Ｒｉは包絡線レートで変化され得る。再びコールアウト３５０を参照すれば、幾つかの、例となるインプリメンテーションにおいて、経路間の最大または最小抵抗を設定するために、１個の抵抗が経路間に直列に固定され得る。上記の通り、選択的に、低信号電力レベルにおいて、ＬＣ回路２１０はＺｏ３において低インピーダンスを生成するように構成され得、これは、入力信号Ｓｉのための高インピーダンスにトランスレートされ、それにより、入力信号電力を線路１０１および経路Ｓｏ１に流す。代替的に、高信号電力レベルにおいて、ＬＣ回路２１０は、Ｚｏ３において、より高いインピーダンスを生成するように構成され得、これは、入力信号Ｓｉのための、より低いインピーダンスにトランスレートされ、それにより、入力信号電力を線路１０２および経路Ｓｏ２に流す。
【００１７】
[００２６]図４は、別の実施形態による、半導体デバイスを含む、例となる電力ディバイダを例証する。本例は、経路Ｓｏ１およびＳｏ２間のインピーダンスを変えるために使用され得る１つのタイプの半導体デバイスを例証する。本例において、トランジスタ４０２は、四分の一波線路１０１の第２の端子、および四分の一波線路１０２の第２の端子間に結合される。本明細書にはＮＭＯＳトランジスタが示されているが、他のトランジスタタイプが使用され得ることが理解されるべきである。本例において、抵抗器４０３は、トランジスタ４０２のドレインおよびソース間に結合され、また、調整可能な抵抗４０４も、四分の一波線路１０２の第２の端子において、選択的にトランジスタ４０２のソースおよび経路Ｓｏ２間に結合される。最後に、調整可能なＬＣ  ２０３は、四分の一波線路１０２の第２の端子に結合され得る。
【００１８】
[００２７]一実施形態において、電力制御回路４０１は、包絡線検知器を含み得る。本例において、電力制御回路４０１は、入力信号Ｓｉを受信し得、線路１０１の第２の端子および線路１０２の第２の端子間のインピーダンスを増加させたり減少させたりするように、信号包絡線に基づいて、トランジスタ４０２のゲートにおける電圧を変化させ得る。一実施形態において、電力制御回路４０１は、平均信号電力を決定し、抵抗４０４を調整する平均電力ジェネレータを含み得る。例えば、電力制御回路４０１は、平均信号電力を決定する二乗平均平方根（ＲＭＳ）フィルタを備え得る。したがって、トランジスタ４０２および調整可能な抵抗４０４を結合する例となる実施形態において、例えば、トランジスタ４０２のインピーダンスは、信号包絡線レートで変化し得、調整可能な抵抗４０４のインピーダンスは、より遅い平均電力レートで変化し得る。あるケースでは、調整可能な抵抗４０４は、生産（例えば工場で）の間に設定され得、線路１０１および１０２間の最小抵抗を設定するために、動作中には固定されたままであり得る。したがって、そのケースでは、トランジスタ４０２は経路間のインピーダンスの変動の範囲を設定する。
【００１９】
[００２８]図５は、一実施形態による、電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する。本例において、動的電力ディバイダは、第１の四分の一波線路インダクタ５０１、第２の四分の一波線路インダクタ５０２、包絡線トラッキング電力制御回路（素子５３０−５３３）、調整可能なインピーダンス回路（素子５０３−５０６）および調整可能なＬＣ回路（素子５４１−５４３）を含む。動的電力ディバイダは、主電力増幅器ステージ５５０およびピーキング電力増幅器ステージ５５１のための、２つの信号Ｓｏ１およびＳｏ２を生成するように構成される。主およびピーキングステージ間の異なるバイアス条件のため、インピーダンスＺｏ２は、インピーダンスＺｏ３（例えば、Ｚｏ２＞Ｚｏ３＞Ｚｏ１）と異なり得、当然に、２つの経路間の信号電力の非対称分布の結果となる。主ステージ５５０の出力は、別の四分の一波線路５５２を通して、ピーキングステージ５５１の出力、および、ＲＦ通信信号を放送波に駆動するためのアンテナ５９０に結合される。本例において、主ステージ５５０およびピーキングステージ５５１は、ドハティ（Doherty）電力増幅器ステージとして構成される。
【００２０】
[００２９]本例において、入力信号Ｓｉは、包絡線検知器として動作するダイオード５３０および５３１、コンデンサ５３２、および抵抗器５３３を備える包絡線トラッキング電力制御回路に結合される。Ｓｉは、バイアス電圧Ｖｂｉａｓ１および接地間に配置された、直列接続されたダイオード５３０と５３１間のノードに結合される。ダイオードは、入力信号を整流し、また、包絡線を生成するために、コンデンサ５３２、抵抗器５３３およびトランジスタ５０３の寄生ゲートキャパシタンスは、整流された信号をローパスフィルタする。包絡線は、トランジスタ５０３のゲートへの制御入力として使用され、上記の通り、Ｚｏ２およびＺｏ１間のインピーダンスを調整する。本例となる構成で、主ＰＡ経路およびピーキングＰＡ経路間の抵抗は、以下の通りであり得る。
ＶＧＳ＝Ｆ（ＰＩＮ）
【００２１】
【数１】
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【００２２】
ここでＰＩＮは、トランジスタ５０３のゲートに提供される入力信号の入力電力に対応する包絡線信号であり、ＲＡは抵抗５０４であり、また、ＲＯＮはトランジスタ５０３のＯＮ抵抗であり、それは、ゲートからソースへの電圧ＶＧＳ、しきい値電圧ＶＴＨ、およびトランジスタの物理的パラメータの関数である。
【００２３】
[００３０] 抵抗器５０６は、トランジスタ５０３上でバイアス点を設定するために、別のバイアス電圧Ｖｂｉａｓ２に結合される。コンデンサ５２０は、包絡線トラッキング素子へのＡＣカップリング、およびトランジスタ５０３により設定される可変インピーダンスを提供する。本例において、経路間に最小抵抗を設定するために、可変抵抗器５０４は固定値に設定し得、そこでは、トランジスタ５０３の範囲は、経路間のインピーダンスの範囲を設定する。
【００２４】
[００３１]本例において、入力信号Ｓｉの電力分割は、インダクタＬ１およびＬ２を備える２つの四分の一波線路を使用して達成される。ＳｉはＡＣ結合コンデンサ５２２を通して各インダクタの第１の端子に結合される。第１の四分の一波変換は、コンデンサＣ１、インダクタＬ１、およびコンデンサＣ４  ５２５の組み合わせにより達成される。同様に、第２の四分の一波変換は、コンデンサＣ１、インダクタＬ２、およびコンデンサＣ２  ５４１の組み合わせにより達成される。信号Ｓｏ１およびＳｏ２は、ＡＣ結合コンデンサ５２３および５２４を通して、主およびピーキングステージに、それぞれ結合される。Ｓｏ２は、プログラム可能なキャパシタンスＣ２  ５４１とＣ３  ５４３、およびインダクタＬ３  ５４２を備える調整可能なＬＣ回路を通して、結合される。Ｚｏ３におけるインピーダンスは、例えば、Ｃ２および／またはＣ３を再構成することにより調整され得る。Ｌ３、Ｃ２、およびＣ３は、ピーキング増幅器５５１の入力における四分の一波シフトも提供し得る。一実施形態において、例えば、コンデンサ５２３および５２５は、Ｚｏ２におけるインピーダンスを変化させ、Ｓｏ１およびＳｏ２間の電力の分割を変更するために、調整可能（例えば、プログラム可能）であり得る。
【００２５】
[００３２]図６は、別の実施形態よる、電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する。本例において、コンデンサ６２１−６２２は、包絡線トラッキング素子、およびトランジスタにより設定された可変インピーダンス、のまわりのＤＣ絶縁を提供する。本例は、さらに別の形態も例証する。本例において、コンデンサ６２０、ダイオード６３０−６３１、およびコンデンサ６３２は可変（例えば、プログラム可能）である。したがって、開示の実施形態は、特定のアプリケーションのために性能をあるいは動作条件の規定を最適化するために、製造中または動的に動作中に微調節され得る。
【００２６】
[００３３]図７は、別の実施形態による、電力増幅器の入力における、例となる電力ディバイダを例証する。本例において、半導体デバイスは、ＰＩＮダイオード７１０である。ＰＩＮダイオードは、ｐ型半導体領域およびｎ型半導体領域間の真性半導体領域を備えたダイオードである。真性領域は、広く、軽くドープされた、“ほぼ”真性な材料であり得る。本例において、Ｚｏ２とＺｏ３における電力ディバイダの出力端子間のＲＦ抵抗は、ＰＩＮダイオードを通してバイアス電流を変化させることにより、素早く変化させ得る。高周波において、ＰＩＮダイオードは、その抵抗がその順方向電流の逆関数である抵抗として出現する。その結果として、ＰＩＮダイオード７１０は可変減衰を提供する。（例えば、電力制御回路からの）制御信号Ｃｔｒｌが変化するにつれて、ＰＩＮダイオード７１０を通した電流が変化し、抵抗が変化する。
【００２７】
[００３４]図８は、一実施形態による、入力信号電力を分割する方法を例証する。８０１において、第１の四分の一波線路の第２の端子上で、入力信号の電力の第１の部分を有する第２の信号を生成するために、第１の四分の一波線路の第１の端子上で、入力信号が受信される。８０２において、第２の四分の一波線路の第２の端子上で、入力信号の電力の第２の部分を有する第３の信号を生成するために、第２の四分の一波線路の第１の端子上で、入力信号が受信される。８０３において、第１の四分の一波線路の第２の端子および第２の四分の一波線路の第２の端子間で結合された可変インピーダンス回路のインピーダンスは、入力信号の電力特質を表示する第１の信号に応答して調整される。８０４において、第２の四分の一波線路の第２の端子における第２の信号の電力を増加させるために、入力信号の電力が増加するとき、可変インピーダンス回路のインピーダンスは減少させられる。８０５において、第２の四分の一波線路の第２の端子における第２の信号の電力を減少させるために、入力信号の電力が減少するとき、可変インピーダンス回路のインピーダンスは増加させられる。
【００２８】
[００３５]図９は、一実施形態による電力ディバイダを含むワイヤレスシステムを例証する。ワイヤレスシステム９００は、トランシーバ９２０へ、および、から、ベースバンドデジタル信号を送ること、受信すること、および処理することのためのベースバンド回路９１０を含み得る。トランシーバ９２０は、アンテナ９４８へ、および、から、ＲＦ通信信号を送り、受信する。デジタル通信信号は、ＤＡＣ  ９１４ａ−ｂ中でアナログ信号にコンバート（convert）され、送信チャネル９３０に結合される、ここで、“a”および“b”チャネルは、信号の“Ｉ”“Ｑ”成分に対応し得る。アナログ信号は、ローパスフィルタされ（ブロック９３２ａ−ｂ）、増幅され（ブロック９３４ａ−ｂ）、および、送信（ＴＸ）フェーズロックループ（ＰＬＬ）９９２およびＴＸ  ＬＯ信号ジェネレータ９９０からの局部発振器（ＬＯ）信号を使用して、アップコンバートされ（ブロック９４０）る。アップコンバートされた信号は、フィルタされ（ブロック９４２）、電力増幅器９４４に結合される。電力増幅器（ＰＡ）９４４は、入力信号包絡線から包絡線トラッキング信号を発生するための回路を含み得、例えば、本明細書に記述された、入力信号の電力を分割し、多数の出力信号を電力増幅器の異なるステージに結合するための回路構成を含み得る。例えば、上述の通り、ＰＡ  ９４４は、ドハティー電力増幅器を、さらに含み得る。ＰＡ  ９４４の出力は、デュプレクサまたはスイッチ９４６を通して、ＲＦ信号のブロードキャストのためのアンテナに結合される。
【００２９】
[００３６]トランシーバ９２０は、アンテナ９４８から信号を受信するための低雑音増幅器（ＬＮＡ）９５２を含む、受信チャネル（あるいは受信機）９５０をさらに含む。ＬＮＡ  ９５２の出力は、例えば、フィルタされ（ブロック９５４）、受信機（ＲＸ）フェーズロックループ（ＰＬＬ）９８２およびＲＸ  ＬＯ信号ジェネレータ９８０からのＬＯ信号を使用して、ダウンコンバートされる（ブロック９６０）。ダウンコンバートされた信号は、増幅され（ブロック９６２ａ−ｂ）、フィルタされ（ブロック９６４ａ−ｂ）、更なる信号処理のためのデジタル領域へのコンバージョン（conversion）のために、ベースバンド回路９１０中のＡＤＣ９１６ａ−ｂに結合される。
【００３０】
[００３７]上記の説明は、どのように特定の実施形態の態様がインプリメントされ得るかの例とともに、本開示の様々な実施形態を例証する。上記の例は、唯一の実施形態であると見なされるべきではなく、以下の特許請求の範囲により定義される特定の実施形態の柔軟性および利点を例証するために提示された。上記の開示および以下の特許請求の範囲に基づいて、他の配置、実施形態、インプリメンテーションおよび同等物が、特許請求の範囲により定義される本開示の範囲から逸脱することなしに用いられ得る。
【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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【国際調査報告】
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