(57)【要約】  パワー増幅回路（２００）は、入力信号（２０２）を複数の成分入力信号（２１８ａ〜ｄ）に分割するように構成されたパワースプリッタ（２１２、２１４、２１６）を備え、トランジスタ増幅器（２２０、２３０）の少なくとも２つの組は、パワースプリッタ（２１２、２１４、２１６）に並列に結合され、成分入力信号（２１８ａ〜ｄ）の異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生する。トランジスタ増幅器（２２０、２３０）の各組のうちの２つのトランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されており、トランジスタ増幅器（２２０、２３０）の少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を合成器（２４０）が受信し、１つの出力信号となるようにこれら成分出力信号を合成するように構成されており、パワースプリッタ（２１２、２１４、２１６）と、トランジスタ増幅器（２２０、２３０）の少なくとも２つの組と、合成器（２４０）とを集積回路パッケージが収納している。
2012500583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を複数の成分入力信号に分割するように構成されたパワースプリッタと、
各々が前記パワースプリッタに並列に結合され、成分入力信号の異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっているトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組を備え、前記トランジスタ増幅器の各組のうちのトランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されており、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を受信し、１つの出力信号となるようにこれら成分出力信号を合成するように構成された合成器と、
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器とを組み合わせる集積回路パッケージとを備えるパワー増幅回路。
【請求項２】
前記トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組は、
前記成分入力信号のうちの第１信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合された第１トランジスタ増幅器と、
前記成分入力信号のうちの第２信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と異なる前記入力信号のパワーレベルでターンオンするようになっている第２トランジスタ増幅器と、
前記成分入力信号のうちの第３信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と同じ入力信号のパワーレベルでターンオンするようになっている第３トランジスタ増幅器と、
前記成分入力信号のうちの第４信号を受信し、増幅するように前記パワースプリッタに結合されており、前記第２トランジスタ増幅器と同じ入力信号パワーレベルでターンオンするようになっている第４トランジスタ増幅器とを備える、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項３】
複数の基板ダイを含み、この基板ダイの異なるダイの上には前記トランジスタ増幅器の各々が設けられており、
更に前記パワースプリッタ、前記基板ダイの各々および前記合成器に実装された主要表面を有する実装基板を含み、前記集積回路パッケージは、更にこの実装基板を収納している、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項４】
基板を更に備え、
前記基板の上には前記パワースプリッタ、前記トランジスタ増幅器および前記合成器が設けられており、
入力ノードから前記パワースプリッタを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組までの伝送パスは、前記入力ノードから前記パワースプリッタを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組までの伝送パスよりも長い距離に構成されており、
前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組から前記合成器を通り、出力ノードまでの伝送パスは、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組から前記合成器を通り、前記出力ノードまでの伝送パスよりも長い距離に構成されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項５】
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの１つには、Ａ級、Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの他方には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項６】
前記合成器は、複数のスパイラル伝送ラインを含み、前記スパイラル伝送ラインの各々は、近接端が前記トランジスタ増幅器の異なる増幅器に結合され、この近接端からスパイラルパスを通って共通出力ノードまで増幅された成分出力信号を伝えるようになっており、前記共通出力ノードは、前記伝送ラインの各々の遠方端を共に結合している、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項７】
前記スパイラル伝送ラインの各々は、同一のパス長さを有する、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項８】
前記スパイラル伝送ラインの各々のパス長さは、前記トランジスタ増幅器のそれぞれの１つの出力端のインピーダンスレベルと出力負荷のインピーダンスレベルとをマッチングするように定められている、請求項６に記載のパス増幅回路。
【請求項９】
前記スパイラル伝送ラインが、前記入力信号の二次高調波周波数成分を含む増幅された成分出力信号のうちのそれぞれの信号を搬送するときに、前記スパイラル伝送ラインの各々のパス長さは、前記トランジスタ増幅器のうちのそれぞれの増幅器の出力端におけるインピーダンスレベルを前記共通出力ノードにおけるインピーダンスレベルにマッチングするように定められている、請求項８に記載のパワー増幅回路。
【請求項１０】
前記スパイラル伝送ラインのうちの第４ラインのスパイラル部分は、１つの列に沿って第１、第２、第３および第４の順で順次配置されており、
前記第１スパイラル伝送ラインおよび前記第４スパイラル伝送ラインのパス長さは、前記第２および第３スパイラル伝送ラインの作動インピーダンスに対する前記第１および第４スパイラル伝送ラインの電磁的作用を補償するよう、前記第２および第３スパイラル伝送ラインのパス長さよりも長くなっている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項１１】
前記パワースプリッタは、前記入力信号を２つの成分入力信号に分割する１つの第１ステージの２ウェイスプリッタと、
各々が前記第１ステージの２ウェイスプリッタからの２つの成分入力信号のうちの１つを受信し、４つの成分入力信号に分割する２つの第２ステージの２ウェイスプリッタとを備え、前記４つの成分入力信号の各々は、前記トランジスタ増幅器の２つの組の４つのトランジスタ増幅器の異なる１つに結合されており、
前記第１ステージの２ウェイスプリッタは、第１の誘電率を有する誘電材料上に設けられており、前記スパイラル伝送ラインは、前記第１の誘電率よりも大きい第２の誘電率を有する別の誘電材料上に設けられており、前記２つの第２ステージの２ウェイスプリッタは、前記第２誘電率よりも大きい第３の誘電率を有する誘電材料上に設けられている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項１２】
前記トランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルは、同一の電圧信号に結合されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項１３】
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルを導電ラインが前記集積回路パッケージの外部ピンに結合している、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１４】
前記入力信号の成分の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生するドレイン電圧変調器を更に備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルは、前記ドレイン電圧変調器からの電圧信号を受信するように結合されている、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１５】
通信信号をより高い周波数のキャリア信号で乗算し、合相信号を発生し、前記キャリア信号の位相を４分の１波長だけ遅延し、遅延されたキャリア信号を発生し、前記遅延されたキャリア信号により前記通信信号を乗算し、位相のずれた信号を発生するように構成された直交振幅変調器を更に含み、
前記パワースプリッタは、前記直交振幅変調器に結合され、前記位相のずれた信号を受信し、この信号を分割するようになっており、
前記ドレイン電圧変調器は、前記ドレインターミナルの電圧を変調し、前記合相信号のエンベロープをトラッキングするようになっている、請求項１４に記載のパワー増幅回路。
【請求項１６】
前記ドレイン電圧変調器は、小さくなった入力信号の振幅に応答し、前記ドレインターミナルの電圧を減少させ、大きくなった入力信号の振幅に応答して前記ドレインターミナル電圧を増加するようになっている、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１７】
入力信号を複数の成分入力信号に分割するように構成されたパワースプリッタと、
ピークトランジスタ増幅器とキャリアトランジスタ増幅器の２つの組とを備え、前記トランジスタの各々は、前記パワースプリッタに並列に結合されており、前記成分入力信号の異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっており、前記ピークトランジスタ増幅器は前記成分入力信号が前記キャリア増幅器を飽和させるスレッショルドに達したときにターンオンするように構成されており、
前記トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組からの前記増幅された成分出力信号を受信し、１つの出力信号に合成するように構成された合成器と、
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と前記合成器とを組み合わせる集積回路パッケージとを更に含む、パワー増幅回路。
【請求項１８】
前記ピークトランジスタ増幅器の各々は、４分の１波長トランスを通して前記成分入力信号を受信し、
前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、前記４分の１波長トランスを通して前記合成器に前記増幅された成分出力信号を出力する、請求項１７に記載のパワー増幅回路。
【請求項１９】
前記キャリア増幅回路には、Ａ級／Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、前記ピークトランジスタ増幅器には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている、請求項１７に記載のパワー増幅回路。
【請求項２０】
前記入力信号の成分の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生するドレイン電圧変調器を更に備え、前記ピークトランジスタ増幅器および前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を含み、前記ドレインターミナルは、前記ドレイン電圧変調器からの前記電圧信号を受信するように結合されている、請求項１７に記載のパワー増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電子回路に関し、より詳細には、ＲＦパワー増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー増幅器、例えばセルラー（携帯電話）通信システムの基地局で使用されるパワー増幅器は、ピークパワーよりもかなり低い出力パワーレベルで作動することが多い。不幸なことに、バックオフパワーレベルは、送信機内のパワー増幅器の効率を低下させる。従来の増幅器では、効率と出力ドライブレベルとの間に直接的な関係がある。従って、増幅器を圧縮状態または飽和状態でドライブするのに、ＲＦ入力パワーレベルが充分高くなるまで高い効率（ＤＣ対ＲＦ変換効率）が得られないことが多い。増幅器ができるだけリニアな状態に留まることが望ましいマルチキャリア通信システムでは、このような高い効率の領域は使用できない。
【０００３】
バックオフパワーレベルにおいて、改善された効率を提供するパワー増幅回路設計として、ドハティ（Doherty）増幅回路がある。この増幅回路は、メイン増幅器、すなわちキャリア増幅器からのパワーと補助増幅器、すなわちピーク増幅器からのパワーとを合成している。Ｗ.Ｈ.ドハティ著の論文「変調波のための新しい高効率のパワー増幅器」（ＩＲＥ議事録第２４巻、第９号、１１６３〜１１８２ページ、１９３６年）を参照されたい。図１Ａには従来のドハティ回路２０が示されている。この図に示されるように、入力ターミナル２１へ印加される入力信号は、スプリッタ２２によりスプリット（分割）される。このスプリッタ２２からの入力信号を受信するメイン増幅器、すなわちキャリア増幅器２３とピーク増幅器２６は、最大パワーを高い効率で負荷Ｒに送るようになっている。キャリア増幅器２３は、スプリッタ２２からの入力信号を直接受信するが、他方、ピーク増幅器２６は、４分の１波長（９０°）トランス（変成器）２５を通して入力信号を受信する。キャリア増幅器２３の出力は、別の４分の１波長（９０°）トランス２４を通過し、合成ノード２７においてピーク増幅器２６の出力と合成される。従って、キャリア増幅器２３の出力とピーク増幅器２６の出力とは、互いにアイソレートされることはない。従って、ピーク増幅器２６がターンオンすると、キャリア増幅器２３にかかる見かけの負荷は変化する。
【０００４】
キャリア増幅器２３には通常のＢ級増幅器となるように負荷がかけられているが、他方、ピーク増幅器２６は、ある最低スレッショルドを越える信号しか増幅しないようになっている。ＬＤＭＯＳパワートランジスタでは、Ｃ級に類似する作動をするためにトランジスタにそのピンチオフ電圧より低いＤＣバイアスをかけることにより、このようなことを達成できる。２つの増幅器の出力は、特性インピーダンスＲの４分の１波長の伝送ライン２４によって接続されており、ピーク増幅器２６の出力には最適負荷Ｒの半分の負荷がかかっている。ＲＦ入力パワーは、ピーク増幅器２６への入力端にて４分の１波長の遅延回路２５により等しく分割されるので、負荷Ｒ／２  ２８における２つの増幅器の出力パワーが合相状態となることが保証される。
【０００５】
ドハティ増幅回路は、最適負荷よりも２倍大きい見かけの負荷インピーダンスとなるようにＢ級キャリア増幅器２３を作動させることにより、圧縮前に高効率を達成している（ピーク増幅器２６がアクティーブ状態となる前に、キャリア増幅器２３に与えられる見かけの負荷インピーダンスは、４分の１波長トランス２４が存在することに起因し、２Ｒとなる）。従って、キャリア増幅器２３は、最大パワーの半分で圧縮状態となり、ピーク効率に達する。第２の増幅器、すなわちピーク増幅器は、入力信号のピーク中にしかアクティーブ状態とならない。ピーク増幅器がアクティーブとなると、キャリア増幅器２３の出力における見かけの負荷インピーダンスが低下する。ピーク増幅器２６がフルパワーを出力するときに、再び高効率を得ることができる。従って、出力パワーの６ｄＢレンジの間でキャリア増幅器２３は飽和状態の範囲に維持され、ピークに近い効率を維持できる。
【０００６】
ドハティ増幅回路への入力ＲＦパワーがピーク増幅器２６をターンオン（作動）するのに充分でないときには、出力パワーの実質的にすべてがキャリア増幅器２３により供給される。ピーク増幅器２６がオフ状態となっていると、出力インピーダンスは極めて高く、キャリア増幅器２３の出力パワーの実質的にすべてが負荷Ｒ／２へ送られる。上記のように、実際に４分の１波長トランス２４を通ってキャリア増幅器に実際にかかる負荷は、２Ｒである。従って、デバイス電流は、最大パワーで送られる電流の２分の１であるが、電圧は飽和状態となる。この結果、デバイスは、その最大出力パワーの半分を送る。電流のＲＦ成分とＤＣ成分の双方は、ピーク値の半分であるので、最大リニア効率にて負荷へ供給されるキャリア増幅器の最大出力パワーの半分で効率が最大となる。
【０００７】
ピーク増幅器２６を飽和状態にすることができるような充分な入力ＲＦパワーがピーク増幅器に供給されると、２つの並列増幅器は、最大出力パワーを負荷Ｒ／２へ等しく送る。次に、各増幅器に対する見かけの負荷は、最適負荷Ｒとなり、４分の１波長トランス２４の両端における負荷は、Ｒのままである。ピーク増幅器２６は、キャリア増幅器２３が飽和状態になり始めると、作動を開始するようになっており、これによって最高のリニア効率も提供できる。更に、入力ＲＦドライブが増加するにつれ、ピーク増幅器はターンオンし、出力パワーを負荷へ送り始める。ピーク増幅器２６によって供給される追加電流は、４分の１波長トランス２４における負荷インピーダンスを高める効果を有する。トランス２４のキャリア増幅器の端部における有効な変化は、見かけの負荷インピーダンスの低下となり、キャリア増幅器２３は、電圧が飽和状態のままとなっている間、より多くのパワーを送ることが可能である。ピーク増幅器のデューティファクターは比較的小さいので、リミット間の効率は、最大値から若干低下するにすぎない。
【０００８】
ドハティ増幅器の出力パワーおよび近ピーク効率を維持できるレンジを拡張するための努力がこれまでいくつかなされてきた。例えば「選択された位相長さおよび出力インピーダンスを使用することによるバックオフ能力を高め、パワー追加効率を高めたＮ−ウェイＲＦパワー増幅回路」を発明の名称とする米国特許第6,791,417号は、多数のピーク増幅器を有するドハティ増幅器を開示している。図１Ｂには、４ウェイドハティ増幅回路３０が示されている。この図に示されるように、キャリア増幅器３３および３つのピーク増幅器３６Ａ〜３６Ｃが設けられており、ここでピーク増幅器３６Ａ〜３６Ｃは、９０°トランス３５Ａ〜３５Ｃを通して出力負荷３８に接続されている。単一の９０°トランス３４が４ウェイスプリッタ３２をキャリア増幅器３４に接続している。ピーク増幅器３６Ａ〜３６Ｃの各々にかけられているＤＣバイアスを適当な値に設定することにより、追加ピーク増幅器は、ドハティ動作を拡張できる。キャリア増幅器３３の出力とピーク増幅器３６Ａ〜３６Ｃの出力は、合成ノード３７で合成される。第１ピーク増幅器よりも上方に追加された各ピーク増幅器に対しては、ピーク効率が維持されるパワーレンジ内でそれに対応して６ｄＢの増加が生じる。Ｎ−ウェイスプリッタ内の有限損失に起因して、一部の効率の限界が生じる。４ウェイ増幅器は、効率的なパワーのレンジを１８ｄＢの理論値まで拡張する。４ウェイコンフィギュレーションは、２ウェイドハティ増幅回路と比較して全体に３ｄＢｍのパワー増加量を生じさせることができる。従って、３０ワットのトランジスタを利用する各パス（１つのキャリア増幅器と３つのピーク増幅器）を備えた４ウェイドハティ構造によれば、１２０ワットのピーク増幅器を得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ドハティ増幅器において、別個のキャリア増幅器とピーク増幅器を使用することにより、高い効率を提供できるが、一部の用途に対してパワーレンジが不充分となり得る。更にスプリッタ、４分の１波長トランスおよび合成器を含む回路部品は、所望するレンジのパワーレベルおよび／または作動周波数にわたって増幅器の有効バンド幅、効率および／または利得の平坦さを制限し得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一部に実施形態に係わるパワー増幅器は、入力信号を複数の成分入力信号に分割するように構成されたパワースプリッタを含む。トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組の各々は、パワースプリッタに並列に結合され、成分入力信号の異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっている。トランジスタ増幅器の各組のうちのトランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されており、合成器がトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を受信し、１つの出力信号となるようにこれら成分出力信号を合成するように構成されている。集積回路パッケージがパワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器とを組み合わせている。
【００１１】
複数のトランジスタ増幅器が共通する集積回路パッケージ内に製造されるので、これら増幅器は、互いに接近した状態に形成でき、これによってトランジスタ増幅器の複数の組を比較的小さい集積回路パッケージ内に形成し、パッケージからの最大出力パワーを増加することが可能となる。更に、トランジスタ増幅器の間の出力位相差を最小にし、および／またはパワーレベルおよび／または作動周波数の所望するレンジにわたり、高められた利得の平坦さを提供するように、考慮する増幅パスの特性に関して厳密な制御を製造中に維持できる。
【００１２】
集積回路パスは、複数の基板ダイおよび実装基板を収納できる。異なる基板ダイの１つの上にトランジスタ増幅器の各々を設けることができ、実装基板は、パワースプリッタ、基板ダイの各々および合成器に実装された主要表面を有することができる。
【００１３】
合成器は、複数のスパイラル伝送ラインを含み、スパイラル伝送ラインの各々は、近接端を前記トランジスタ増幅器の異なる増幅器に結合でき、この近接端からスパイラルパスを通って共通出力ノードまで増幅された成分出力信号を伝えるようになっており、この共通出力ノードは、伝送ラインの各々の遠方端を共に結合している。
【００１４】
トランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を含むことができ、トランジスタ増幅器の各々のドレインターミナルを、同一の電圧信号に結合できる。パワー増幅回路は、入力信号の成分の振幅に応答してトランジスタドレインターミナルの電圧を変調するドレイン電圧変調器を更に含むことができる。
【００１５】
パワー増幅回路は、通信信号をより高い周波数のキャリア信号で乗算し、同相信号を発生し、前記キャリア信号の位相を４分の１波長だけ遅延し、遅延されたキャリア信号を発生し、前記遅延されたキャリア信号により前記通信信号を乗算し、位相のずれた信号を発生する直交振幅変調器を更に含むことができ、パワースプリッタは、直交振幅変調器に結合され、位相のずれた信号を受信し、この信号を分割できる。ドレイン電圧変調器は、ドレインターミナルの電圧を変調し、同相信号のエンベロープをトラッキングできる。
【００１６】
他の一部の実施形態では、パワー増幅回路は、パワースプリッタと、ピークトランジスタ増幅器とキャリアトランジスタ増幅器の２つの組と、合成器とを備え、ピークトランジスタ増幅器とキャリアトランジスタ増幅器は、パワースプリッタに並列に結合されており、前記成分入力信号の異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっている。ピークトランジスタ増幅器は、成分入力信号が前記キャリア増幅器を飽和させるスレッショルドに達したときにターンオンするように構成されている。合成器は、トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を受信し、この信号を１つの出力信号に合成するように構成されている。集積回路パッケージは、パワースプリッタとトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と合成器とを収納している。
【００１７】
キャリア増幅回路には、Ａ級／Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、ピークトランジスタ増幅器には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている。
【００１８】
ドレイン電圧変調器は、入力信号の成分の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生でき、ピークトランジスタ増幅器およびキャリアトランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を含むことができ、ドレインターミナルは、ドレイン電圧変調器からの電圧信号を受信するように結合できる。
【００１９】
本発明を更に理解するために添付され、本願の一部で援用され、本願の一部を構成する添付図面は、本発明の所定の実施形態を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】ドハティ増幅器の種々のコンフィギュレーションの１つを示す。
【図１Ｂ】ドハティ増幅器の種々のコンフィギュレーションの１つを示す。
【図２】一部の実施形態に従い、異なるターンオンパワーレベルを有し、パワースプリッタと合成器との間に並列接続されたトランジスタ増幅器の２つの組を有する集積回路のパワー増幅器の回路略図である。
【図３】図２の集積回路パッケージ内のパワー増幅回路の別の実施形態の例のチップレイアウト略図である。
【図４】一部の実施形態に従い、共通基板の上に設けられ、パワースプリッタと合成器の間に接続されており、スプリッタと合成器の間に対向する対称的な異なる長さの伝送パスを有するトランジスタ増幅器の２つのオフセットされた組の回路略図である。
【図５】一部の実施形態に係わる直交振幅変調器、ドレイン電圧変調器およびパワー増幅器の集積回路の回路略図である。
【図６】一部の実施形態に係わる集積回路パワー増幅器が作動している間のパワー利得および効率と出力パワーとの関係を示すシミュレーション結果のグラフである。
【図７】一部の実施形態に係わる集積回路パワー増幅器が作動している間の小信号利得およびリターン損失（反射減衰量）と、周波数との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。
【図８】一部の実施形態に係わる集積回路パワー増幅器が作動している間の負荷に対する出力インピーダンスマッチングを示すシミュレーション結果のグラフである。
【図９】一部の実施形態に係わる、異なるターンオンパワーレベルを有し、パワースプリッタと合成器との間に並列接続されたドハティ構造のトランジスタ増幅器の２つの組を有する集積回路パワー増幅器の回路略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を示す添付図面を参照し、本発明の実施形態についてより詳細に説明する。しかしながら本発明は、多くの異なる形態でも実施でき、本明細書に記載の実施例だけに限定されると見なしてはならない。むしろ逆に、これら実施形態は本開示を全般的かつ完全にし、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために記載したものである。図中、明瞭にするために領域のサイズおよび相対的サイズを誇張する場合がある。異なる図面にわたり、同様な番号は同様な要素を示す。
【００２２】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記述するためだけのものであり、発明を限定する意図はない。本書で使用するように、単一形態を示す「ある」、「１つの」および「この」なる冠詞は、文脈が複数の形態を含まないことを明瞭に示さない限り、複数の形態も含むものである。更に、本書で使用する「備える」、「含む」、「有する」および／または「具備する」なる用語は、記述する特徴、整数、ステップ、作動、要素および／またはコンポーネントが存在することを特定するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、作動、要素、コンポーネントおよび／またはそれらの群が存在すること、またはそれらが追加されることを否定するものでないことが更に理解できよう。
【００２３】
ある要素が別の要素に「接続」または「結合」されていると記載されているとき、この要素は、直接他の要素に接続または結合できるか、介在する要素が存在し得ると理解できよう。これと対称的に、ある要素が別の要素に「直接接続」または「直接結合」されていると記載されているときには、介在する要素は存在しない。本書で使用するような「および／または」なる用語は、関連してリストアップされるアイテムのうちのいずれか、およびアイテムの１つ以上のすべての組み合わせを含み、「／」と略称できる。
【００２４】
種々の要素を記述するのに、本書では、第１、第２などの用語を使用できるが、これら要素をこれら用語によって限定すべきでないことが理解できよう。これら用語は、ある要素を別の要素から区別するために使用するにすぎない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１要素を第２要素と称すこともできるし、同様に、第２要素を第１要素と称すこともできる。
【００２５】
特に別段の定義をしない限り、本書で使用する（化学用語および技術用語を含む）すべての用語は、本発明が属す技術の当業者に共通して理解される意味と同じ意味を有する。更に、本書で使用する用語は、本明細書の文脈内および対応する技術における意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、特に本書で明記しない限り、理想的な意味または過度に形式的な意味に解釈すべきでないことが理解できよう。
【００２６】
本発明の一部の実施形態は、入力信号の成分を受信し、増幅するように並列に結合されたトランジスタ増幅器の複数の組を含む集積回路パワー増幅器に関する。トランジスタ増幅器の各組内の２つのトランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されている。一部の実施形態におけるトランジスタ増幅器の組は、出力が合成ノードで合成されないので、ドハティ増幅装置として構成されていないが、他の一部の実施形態におけるトランジスタ増幅器の組は、ドハティ増幅装置として構成されている。
【００２７】
トランジスタ増幅器は、共通する集積回路パッケージ内に製造されるので、これら増幅器は互いに近くに形成でき、これによって相対的に小さい集積回路パッケージ内にトランジスタ増幅器の複数の組を形成し、これら増幅器からの最大出力パワーを増加することが可能となる。更に、予想される増幅パスの特性の出力位相差を最小にし、および／または所望するレンジのパワーレベルおよび／または作動周波数にわたって利得の平坦さを高めるよう、考慮する増幅パスの特性の厳密な制御を製造中に維持できる。
【００２８】
図２および３には、一部の実施形態に係わるパワー増幅集積回路が示されている。図２は、集積回路のパワー増幅器２００の回路略図であり、図３は、一部の実施形態に係わる図２の集積回路のパワー増幅器２００の追加回路部品を示す、より詳細なチップレイアウトの略図である。
【００２９】
図２を参照する。パワー増幅回路は、集積回路のパッケージ２１０を含み、このパッケージは、少なくとも１つの入力ピン２０２を通して増幅のための入力信号を受信し、少なくとも１つの出力ピン２０４を通して増幅済み信号を出力する。パワースプリッタはピン２０２からの入力信号を複数の成分入力信号に分割する。
【００３０】
この実施形態では、２ステージパワースプリッタは、入力信号を２つの成分入力信号に分割する２ウェイパワースプリッタ２１２を有する第１ステージと、パワースプリッタ２１２のそれぞれの出力ノードに接続された更に２つの２ウェイパワースプリッタ２１４、２１６を有する第２ステージとを含む。パワースプリッタ２１４および２１６は２つの成分入力信号を４つの成分入力信号に更に分割する。このように、ピン２０２からの入力信号は、４つの成分入力信号２１８ａ〜２１８ｄに分割される。スプリッタ２１２、２１４および２１６を通る伝送パスの相対的インピーダンスをバランスさせるか、または非対称に構成することにより、４つの成分入力信号２１８ａ〜２１８ｄの間で等しくなるように、または等しくならないようにピン２０２における入力信号を分割できる。
【００３１】
トランジスタ増幅器２２０および２３０の２つの組の各々は、パワースプリッタに並列に結合されており、成分入力信号のうちの異なる信号を受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっている。トランジスタ増幅器２２０および２３０の各組のうちの２つのトランジスタ増幅器は、入力信号２３０の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されている。図２に示されるように、トランジスタ増幅器２２０の１つの組は、成分入力信号２１８ａを受信し、増幅するようにパワースプリッタ２１４の１つの出力端に結合された第１トランジスタ増幅器２２２と、成分入力信号２１８ｂを受信し増幅するようにパワースプリッタ２１４の他方の出力端に結合された第２トランジスタ増幅器２２４とを含む。第２トランジスタ増幅器２２４には、第１トランジスタ増幅器２２２と異なる入力信号のパワーレベルでターンオンするようにバイアスがかけられている。
【００３２】
説明および図解のために、図２および３では、トランジスタ増幅器の２つの組しか示されていないが、本発明は、このような構成だけに限定されるものではない。逆に、本発明の種々の実施形態は、トランジスタ増幅器の２つ以上の組を含むことができる。更に、例示したトランジスタ増幅器の組は、各々が２つのトランジスタ増幅器を有するように示されているが、これら増幅器の組は、このような構成だけに限定されず、各々が（例えば図１Ｂに示されるように）２つ以上のトランジスタ増幅器を有していてもよい。
【００３３】
第１トランジスタ増幅器２２２には、入力信号のほぼピークのレベルまで作動し、これより高いレベルで飽和するようなキャリア増幅器として作動するようにバイアスをかけることができる。第２トランジスタ増幅器２２４には、入力信号のピークに関連するレベルの間に限りターンオンする（アクティブ状態となる）ピーク増幅器として作動するようなバイアスをかけることができる。第１トランジスタ増幅器２２２および第２トランジスタ増幅器２２４の双方には、Ａ級／Ｂ級として作動するようなバイアスをかけてもよいし、入力信号のピークレベルで増幅効率を高めるようにＣ級で作動するように第２トランジスタ増幅器２２４にバイアスをかけてもよい。
【００３４】
トランジスタ増幅器２３０の他方の組は、成分入力信号２１８ｃを受信し、増幅するよう、パワースプリッタ２１６の一方の出力端に結合された第３トランジスタ増幅器２３２と、成分入力信号２１８ｄを受信し、増幅するよう、パワースプリッタ２１６の他方の出力端に結合された第４トランジスタ増幅する２３４とを含む。第４トランジスタ増幅器２３４には第３トランジスタ増幅器２３２とは異なる入力信号のパワーレベルでターンオンするようなバイアスがかけられている。第３トランジスタ増幅器２３２は、第１トランジスタ増幅器２２２と同じように作動するよう構成してもよく、更に第４トランジスタ増幅器２３４は、第２トランジスタ増幅器２２４と同じように作動するよう構成してもよい。従って、第３トランジスタ増幅器２３２には第１トランジスタ増幅器２２２と同じ入力信号パワーレベルでターンオンするようにバイアスをかけてもよく、第４トランジスタ増幅器２３４には第２トランジスタ増幅器２２４と同じ入力信号レベルでターンオンするようなバイアスをかけてもよい。
【００３５】
合成器２４０は、トランジスタ増幅器の組２２０および２３０からの増幅された成分出力信号を受信し、これらを合成し、出力ピン２０４へ送られる出力信号にする。合成器２４０は、複数のスパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８を含むことができる。伝送ライン２４２、２４４、２４６、２４８の各々は、近接端にてトランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４のうちの異なる１つに結合され、これらからの増幅された成分出力信号をスパイラルパスに沿って共通出力ノードへ伝えることができる。この共通出力ノードは、伝送ライン２４２、２４４、２４６、２４８のうちの各々の遠方端を共に出力ピン２０４に結合している。トランジスタ増幅器を出力ピン２０４に結合するのに、スパイラル伝送ラインを使用することにより、合成器２４０によって使用される実装基板２１０の表面積を小さくでき、これに関連し、より小さい集積回路２００の製造および／または別の増幅回路、例えば増幅トランジスタの追加の組を内蔵することが可能となる。
【００３６】
トランジスタ増幅器の出力端のインピーダンスレベルを出力ピン２０４に接続されている出力負荷に整合するように、スパイラル伝送ラインの各々のパス長さおよび幅を定めることができる。例えば、出力ピン２０４における抵抗が５０Ωとなるようにスパイラル伝送ラインの長さおよび幅を定めることができる。合成器２４０のスパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８は、出力ピン２０４で合成される、増幅された成分出力信号間に位相シフトが生じるのを防止するために、同じ伝送パス長さを有することができる。
【００３７】
ピン２０２からの入力信号の二次高調波周波数成分を含む増幅された成分出力信号２１８ａ〜２１８ｄのうちのそれぞれの１つの信号をスパイラル伝送ラインが搬送しているときに、トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４のうちのそれぞれ１つの出力端におけるインピーダンスレベルを、ピン２０４の共通出力ノードにおけるインピーダンスレベルにマッチングするように、スパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６、２４８の各々のパス長さおよび幅を定めることができる。このようにすることにより、より広い周波数バンド幅にわたり、増幅効率を高くすることができる。
【００３８】
図２に示されるように、スパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８は、実装基板２１０の上に互いに接近した状態に製造できる。スパイラル伝送ラインの各々を通って伝送される信号は、他の隣接するスパイラル伝送ラインの作動インピーダンスレベルを望ましくないように変え得る電磁効果を発生させるが、これら変化の程度は、相互の相対的近接度に関連している。従って、内側の２つのスパイラル伝送ライン２４４および２４６は、近くに位置するスパイラル伝送ラインの合成された電磁効果に起因し、外側の２つのスパイラル伝送ライン２４２および２４８と比較して、インピーダンス増加量をより大きくし得る。特性信号を伝送する際に内側の２つのスパイラル伝送ライン２４４および２４６のインピーダンスを実質的にマッチングさせるようなインピーダンスを生じさせる値だけ、外側の２つのスパイラル伝送ライン２４２、２４８の伝送パスを長くすることによってこのようなスパイラル伝送ラインのインピーダンスに対する非対称な電磁作用を少なくとも部分的に補償できる。
【００３９】
パワースプリッタ２１２、２１４、２１６並びにトランジスタ増幅器の組２２０および２３０と同じ実装基板２０６上にスパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８が形成されるときに、スパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８、並びにパワースプリッタ２１２、２１４および２１６に対する所望する伝送ライン長さおよび幅を正確に形成するように、集積回路製造プロセスを制御できる。
【００４０】
基板２０６と同じ誘電率の材料または異なる誘電率の材料の上にスプリッタおよび合成器を形成できる。図３を参照すると、一部の実施形態では、パワースプリッタ２１２の伝送ラインは、入力信号を受信する共通入力ノードから離間するように延びる伝送ラインの一組を含む。パワースプリッタ２１２の伝送ラインは９.６εｒの誘電率および０.５ｍｍの厚さを有する材料の上に形成できる。これと対照的に、３６εｒの誘電率および０.２５ｍｍの厚さを有する材料の上にパワースプリッタ２１４および２１６の伝送ラインを形成でき、９.８εｒの誘電率および０.５ｍｍの厚さを有する材料の上に合成器２４０のスパイラル伝送ライン２４２、２４４、２４６および２４８を形成できる。
【００４１】
基板２０６のそれぞれの誘電領域のこれら誘電率および厚さの例は、基板２０６上のデバイスの特徴部の改良された作動特性および／またはよりコンパクトなレイアウトを提供できるが、本発明はこれらに限定されず、むしろ均一な誘電材料上に伝送ラインを形成してもよいし、または異なる伝送パスに沿って所望するインピーダンスを提供するように、異なる誘電材料を使用してもよいと理解すべきである。
【００４２】
集積回路パッケージ２１０は、パワースプリッタ２１２、２１４および２１６、トランジスタ増幅器の組２２０および２３０、合成器２４０および基板２０６を収納し（組み合わせ）ている。
【００４３】
パワースプリッタ２１２、２１４および２１６を上部に形成できる基板２０６の同じ主要表面に、別個のダイが実装された状態で、異なる基板ダイ（例えば各増幅器の図示されている別個のブロック）上に第１トランジスタ増幅器２２２、第２トランジスタ増幅器２２４、第３トランジスタ増幅器２３２および第４トランジスタ増幅器２３４の各々を形成できる。
【００４４】
上記とは異なり、共通する基板ダイ上に第１トランジスタ増幅器２２２、第２トランジスタ増幅器２２４、第３トランジスタ増幅器２３２および第４トランジスタ増幅器２３４を形成してもよい。図４は、パワースプリッタ４１０と合成器４２０との間に接続されており、共通基板４００上に設けられたトランジスタ増幅器の２つのオフセットされた組の回路略図である。トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４を製造するのに使用される基板４００上の表面積の広さを低減するために、互いにオフセットしたトランジスタ増幅器２２０と２３０との組を基板に形成してもよい。
【００４５】
従って、図４に示されるように、入力ピン２０２からパワースプリッタ４１０を通ってトランジスタ増幅器組２２０に至るまでの伝送パスは、入力ピン２０２からパワースプリッタ４１０を通って他方のトランジスタ増幅器組２３０に至るまでの伝送パスよりも長い、第１距離に構成されている。同様に、トランジスタ増幅器組２３０から合成器４２０を通って出力ピン２０４まで至る送信パスは、トランジスタ増幅器組２２０から合成器４２０を通って出力ピン２０４まで至る伝送パスよりも長い距離に構成されている。出力ピン２０４で合成される増幅された成分出力信号間の望ましくない位相差を低減／解消するために、トランジスタ増幅器の組２３０から合成器４２０を通って出力ピン２０４に至るまでの伝送パスは、トランジスタ増幅器の組２２０から合成器４２０を通って出力ピン２０４に至る送信パスよりも長い第１距離と同じ距離に構成できる。
【００４６】
従って、入力ピン２０２からトランジスタ増幅器の組２２０および２３０を通って出力ピン２０４に同じ長さの伝送パスが設けられるよう、トランジスタ増幅器の組２３０から合成器４２０を通る伝送パスを延長することによってオフセットしたトランジスタ増幅器の組２３０の方が、入力ピン２０２により接近していることに起因する、トランジスタ増幅器の組２２０および２３０に供給される成分入力信号間の相対的位相シフトを反転させることによって相殺できる。
【００４７】
再び図２および３を参照する。ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有するＲＦ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として、トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４を構成できる。これらトランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４は、高い出力パワー能力、例えば２８Ｖで１２０Ｗを得るためにＧａＮをベースとする高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）から形成できる。本発明の実施形態で使用できるＧａＮをベースとするＨＥＭＴのための適当な構造は、例えば「窒化ガリウムをベースとするギャップセグメント上にゲートコンタクトを有する窒化アルミニウムガリウム／窒化ガリウム高電子移動度トランジスタおよびその製造方法」を発明の名称とし、２００１年７月１２日に出願され、２００２年６月６日に公開された、本願出願人が譲渡人の一人となっている米国特許第6,316,793号および米国公開特許出願第2002/0066908A1号、「バリア／スペーサ層を有するＩＩＩ族窒化物をベースとする高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）」を発明の名称とし、２００１年５月１１日に出願され、２００２年１１月１４日に公開された米国公開特許出願第2002/0167023号、スモルコバ外を発明者とし、「バリア／スペーサ層を有するＩＩＩ族窒化物をベースとする高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）」を発明の名称とし、２００２年１１月１４日に公開された米国公開特許出願第2002/0167023A1号、および「窒化物をベースとするトランジスタおよびエッチングされていないコンタクトリセスを使用してそのトランジスタを製造する方法」を発明の名称とし、２００３年７月１１日に出願され、２００４年４月１日に公開された米国公開特許出願第2004/0061129号に記載されており、これら特許および公開特許出願の開示全体を本明細書で参考例として援用する。他のタイプのトランジスタ、例えばシリコンＬＤＭＯＳ、シリコンカーバイドＭＥＳＦＥＴ、ＧａＡｓＨＥＭＴおよび／またはＳｉＧｅＨＢＴも使用できる。
【００４８】
トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４は、同じサイズとすることができる（すなわち同じゲート幅などを有することができる）。しかしながら一部の実施形態では、これらトランジスタは、異なるゲート幅を有することができ、これによってバックオフ効率および／または増幅器の利得を高めることができる。例えばトランジスタ増幅器２２２および２３２は、トランジスタ増幅器２２４および２３４と比較して、より狭いゲート幅を有することができる。従って、より高いパワーレベルでターンオンするようにバイアスをかけることができるトランジスタ増幅器２２４および２３４は、より高い入力パワー条件下でより大きい出力パワーを発生できる。
【００４９】
トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４の各々のドレインターミナルは、同一のドレイン電圧信号２５０に結合できる。一部の実施形態では、ドレイン電圧信号２５０をドレイン電圧変調器２５２が制御する。このドレイン電圧変調器２５２は、入力信号の成分の振幅に応答し（例えばピン２０２からの入力信号の振幅に応答し）、ドレイン電圧信号２５０の振幅を調節できる。ドレイン電圧変調器２５２は、集積回路パッケージ２１０上のドレイン電圧ピン２５４を通してドレイン電圧信号２５０に結合できる。このように、トランジスタ増幅器のドレイン電圧を変調することにより、入力信号のより広い作動パワーおよび／または周波数レンジにわたり、集積回路のパワー増幅器２００の効率を高めることができる。
【００５０】
本発明の種々の実施形態に従って構成された集積回路のパワー増幅器を使用し、セルラー通信システムの基地局から送信するための通信信号を増幅できる。本発明の一部の実施形態は、多数の異なる変調方式、例えばＦＭ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭなどを使用する、ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＷｉＭａｘなどの狭帯域および広帯域通信用途の高効率通信用パワー増幅器で有効となり得る。
【００５１】
図５は、セルラー基地局用のＲＦ送信機５００の一部の回路略図である。ＲＦ送信機５００は、直交振幅（ＱＡＭ）変調器５１０と、ドレイン電圧変調器５２０と、集積回路パワー増幅器５３０とを含む。集積回路のパワー増幅器５３０は、図２および３を参照してこれまで説明した実施形態のうちの種々の実施形態に従って構成できる。
【００５２】
ＱＡＭ変調器５１０は、より低い周波数の入力通信信号５４０により周波数シンセサイザ５１２からの高周波キャリア信号（例えば２.１ＧＨｚ〜２.７ＧＨｚ）を変調（例えば逓倍）し、同相（振幅成分）信号５５０を発生する。ＱＡＭ変調器５１０は、遅延回路５１４も使用し、入力通信信号５４０によって変調された４分の１波長だけ遅延されたキャリア信号を発生し、直交（位相成分）信号５６０を発生する。直交信号５６０は、集積回路のパワー増幅器５３０によって増幅され、増幅された直交信号５７０を発生する。直交信号５６０は、入力信号として図２の入力ピン２０２に供給できる。増幅された直交信号５７０および同相信号５５０は、アンテナを通して送信できるように更にフィルタにかけ、合成することができる。
【００５３】
ドレイン電圧変調器５２０は、同相信号５５０のエンベロープに対する変化をトラッキングするように変化するドレイン電圧信号５２２を発生する。このドレイン電圧信号は、トランジスタ増幅器、例えば集積回路のパワー増幅器５３０の（図２に示されている）トランジスタ増幅器２２２、２２４、２３２および２３４の各々のドレインターミナルのドレイン電圧を制御する。従って、一部の実施形態では、ドレイン電圧変調器５２０は、同相信号５５０の低下した振幅に応答し、トランジスタ増幅器のドレイン電圧を低下させ、かつ同相信号５５０の増加した振幅に応答し、トランジスタ増幅器のドレイン電圧を高くすることができる。このような方法において、トランジスタ増幅器のドレイン電圧を変調することは、入力通信信号５４０のより広い作動範囲にわたって、集積回路のパワー増幅器５３０の効率を上げることができる。
【００５４】
図６は、一部の実施形態に従い、２.４ＧＨｚの入力信号周波数で集積回路のパワー増幅器が作動している間のパワー利得および効率と出力パワーレベルの関係を示すシミュレーション結果のグラフである。曲線６００は、パワー増幅器の増幅利得を示し、曲線６０２は、出力パワーレベルのあるレンジにわたるパワー増幅器の効率を示す。曲線６００を参照すると、増幅利得は、出力パワーの広いレンジにわたって比較的一定である。曲線６０２を参照すると、例示されたパワー増幅器は出力パワーがピークパワーレベルから６ｄＢだけバックオフされるとき（ここで、６ｄＢのバックオフレベルは送信用のＣＤＭＡ通信信号を増幅しているパワー増幅器に対する代表的な作動パワーレベルとすることができる）の約３７％の効率を得る。この３７％の効率は、６ｄＢのバックオフパワーレベルで作動する少なくとも一部の従来のパワー増幅器によって得ることができる２０％〜２５％の最大効率よりもかなり大きい値である。
【００５５】
図７は、一部の実施形態に従い、パワー増幅器の集積回路が作動する間の小信号利得およびリターン損失と周波数との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。曲線７００は、小信号利得を示し、曲線７０２は、入力リターン損失を示し、曲線７０４は出力リターン損失と周波数との関係を示す。曲線７００を参照すると、この利得は約２〜２.８ＧＨｚの広い周波数レンジにわたって比較的一定である。この周波数レンジにわたってこのように平坦となっている利得は、重要である。その理由は、北米および欧州におけるセルラー通信システムでは２.１ＧＨｚの周波数が使用されており、韓国におけるセルラー通信システムでは２.３ＧＨｚの周波数が使用されており、北米におけるセルラー通信システムでは２.５ＧＨｚおよび２.６ＧＨｚの周波数が使用されており、欧州におけるセルラー通信システムでは２.７ＧＨｚの周波数が使用されているからである。従って、設計変更を必要とすることなく、これら通信周波数のすべてにわたって通信信号を増幅するのに、ここに例示したパワー増幅器を使用できる。曲線７０２および７０４を参照すると、図示されている周波数レンジのほとんどにわたり、パワー増幅器を出力負荷インピーダンスに厳密にマッチングできることが分かる。
【００５６】
図８は一部の実施形態に係わるパワー増幅器の集積回路の作動中の負荷への出力インピーダンスマッチングを示すシミュレーション結果のグラフである。図示されている曲線上のポイント８００は、出力パワーに対し、効率を最大にするのに必要なトランジスタ増幅器からみた出力端におけるインピーダンスに対応する。図示されている曲線上のポイント８０２は、トランジスタ増幅器によって終端すべき第２高調波のインピーダンスを示す。
【００５７】
図９には他の一部の実施形態に従って構成された集積回路パワー増幅器が示されている。図９は、パワースプリッタ９３０と合成器９４０との間に並列接続されたドハティ構造のトランジスタ増幅器９１０と９１２の２つの組を有する集積回路パワー増幅器９００の回路の略図である。各トランジスタ増幅器の組の内のトランジスタ増幅器は、異なるパワーレベルでターンオンするように構成されている。
【００５８】
パワースプリッタ９３０は、２ウェイスプリッタ２１２、２１４および２１６の２つのステージを使って入力信号ＲＦ  ＩＮを分割し、４つの成分入力信号を発生するように、図２および３に示されるように構成してもよい。
【００５９】
トランジスタ増幅器の組９１０は、ピークトランジスタ増幅器９１４と、キャリアトランジスタ増幅器９１６とを含むことができる。キャリアトランジスタ増幅器９１６には、成分入力信号のピークに近いレベルまでリニアに作動し、より高いレベルで飽和することができるＡ級／Ｂ級増幅器として作動するようなバイアスをかけることができる。これと対照的にピークトランジスタ増幅器９１４には、キャリアトランジスタ増幅器９１６を飽和させる成分入力信号のピークに関連するレベル中に限りターンオンするようなバイアスをかけることができる。他方のトランジスタ増幅器の組９１２も、ピークトランジスタ増幅器９１８およびキャリアトランジスタ増幅器９２０を含むことができ、これらトランジスタ増幅器９１８および９２０には、それぞれピークトランジスタ増幅器９１４およびキャリアトランジスタ増幅器９１６と同じように作動するようなバイアスをかけることができる。
【００６０】
９０°インピーダンスマッチングトランス９５０は、成分入力信号がピーク増幅器９１４に入力される前に４分の１波長だけこの成分入力信号を遅延させる。別の９０°インピーダンスマッチングトランス９５２も同じように、別の成分入力信号がピーク増幅器９１８に入力される前に４分の１波長だけこの別の成分入力信号を遅延させる。キャリア増幅器９１６からの増幅された成分出力信号は、別の９０°インピーダンスマッチングトランス９５４により、４分の１波長だけ遅延され、キャリア増幅器９２０からの増幅された成分出力信号も同じように別の９０°インピーダンスマッチングトランス９５６により４分の１波長だけ遅延される。「トランス」なる用語は、本明細書では入力信号の位相を変えることができるリアクティブ部品を含むよう、一般的な意味で使用されており、例えば伝送ラインも含むことができることが理解できよう。
【００６１】
合成ノード９４０は、増幅された成分出力信号を受信し、合成し、出力信号ＲＦ  ＯＵＴを発生する。
【００６２】
トランジスタ増幅器９１４、９１６、９１８および９２０の各々のドレインターミナルは、同一のドレイン電圧信号９５８に結合できる。一部の実施形態では、ドレイン電圧信号９５８をドレイン電圧変調器９６０が制御する。ドレイン電圧変調器９６０は、例えば図２のドレイン電圧変調器２５２に関してこれまで説明したように、入力信号ＲＦ  ＩＮの成分の振幅に応答してドレイン電圧信号９５８の振幅を調節できる。このように、トランジスタ増幅器のドレイン電圧を変調することにより、入力信号ＲＦ  ＩＮのより広い作動レンジにわたって、集積回路のパワー増幅器９００の効率を高めることができる。
【００６３】
パワースプリッタ９３０、トランス９５０、９５２、９５４および９５６、トランジスタ増幅器の組９１０および９１２、および合成ノード９４０は、集積回路パッケージ９７０内に収納できる。共通する集積回路パッケージ内に複数のトランジスタ増幅器が製造されるので、これら増幅器は互いに接近した状態で形成でき、これによってトランジスタ増幅器の複数の組を比較的小さいパッケージ内に形成し、および／またはより多数のトランジスタ増幅器の組を使用し、組み合わされたパワーレンジを広くすることが可能となる。更に、パワースプリッタ９３０と合成ノード９４０との間の出力位相差を最小にし、および／またはパワーレベルおよび／または作動周波数にわたり高い利得の平坦さを提供するよう製造している間は、パワースプリッタ９３０と合成ノード９４０を通過する伝送パスの特性に関して厳密な制御を維持できる。
【００６４】
以上で、添付図面および明細書において本発明の代表的な実施形態について開示した。特定の用語を使用したが、これら用語は包括的かつ説明のために使用したものであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載されているので、これら用語は、発明を限定するために使用したものではない。
【図１Ａ】
2012500583.tif 000003
【図１Ｂ】
2012500583.tif 000004
【図２】
2012500583.tif 000005
【図３】
2012500583.tif 000006
【図４】
2012500583.tif 000007
【図５】
2012500583.tif 000008
【図６】
2012500583.tif 000009
【図７】
2012500583.tif 000010
【図８】
2012500583.tif 000011
【図９】
2012500583.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月18日(2010.6.18)
【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】
入力信号を複数の成分入力信号に分割するように構成されたパワースプリッタを備え、
前記パワースプリッタは、前記入力信号を少なくとも２つの第１ステージの成分出力信号に分割する第１ステージのスプリッタと、各々が前記第１ステージの成分出力信号のうちの少なくとも１つを少なくとも２つの第２ステージの成分出力信号に分割する少なくとも２つの第２ステージのスプリッタとを備え、前記第１ステージのスプリッタは、第１の誘電率を有する誘電基板材料上に設けられており、前記２つの第２ステージのスプリッタは前記第１誘電率と異なる第２誘電率を有する別の誘電基板材料上に設けられており、
前記パワースプリッタに接続されており、前記第２ステージの成分出力信号のうちの異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっているトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を受信し、１つの出力信号となるようにこれら成分出力信号を合成するように構成された合成器とを備える、パワー増幅回路。
【請求項２】
前記トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組は、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第１信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合された第１トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第２信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と異なる前記第２ステージの成分出力信号のパワーレベルでターンオンするようになっている第２トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第３信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と同じ第２ステージの成分出力信号のパワーレベルでターンオンするようになっている第３トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第４信号を受信し、増幅するように前記パワースプリッタに結合されており、前記第２トランジスタ増幅器と同じ第２ステージの成分出力信号パワーレベルでターンオンするようになっている第４トランジスタ増幅器とを備える、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項３】
複数の基板ダイを含み、この基板ダイの異なるダイの上には前記トランジスタ増幅器の各々が設けられており、
更に前記パワースプリッタ、前記基板ダイの各々および前記合成器に実装された主要表面を有する実装基板と、
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器と前記実装基板とを収納する集積回路のパッケージとを更に含む、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項４】
入力ノードから前記第１ステージのパワースプリッタおよび前記第２ステージのスプリッタのうちの１つを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組までの伝送パスは、前記入力ノードから前記第１ステージのパワースプリッタおよび第２ステージのパワースプリッタの別のスプリッタを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組までの伝送パスよりも長い距離に構成されており、
前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組から前記合成器を通り、出力ノードまでの伝送パスは、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組から前記合成器を通り、前記出力ノードまでの伝送パスよりも長い距離に構成されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項５】
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの１つには、Ａ級、Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの他方には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項６】
前記合成器は、複数のスパイラル伝送ラインを含み、前記スパイラル伝送ラインの各々は、近接端が前記トランジスタ増幅器の異なる増幅器に結合され、この近接端からスパイラルパスを通って共通出力ノードまで増幅された成分出力信号を伝えるようになっており、前記共通出力ノードは、前記伝送ラインの各々の遠方端を共に結合している、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項７】
前記スパイラル伝送ラインの各々は、同一のパス長さを有する、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項８】
前記スパイラル伝送ラインの各々のパス長さは、前記トランジスタ増幅器のそれぞれの１つの出力端のインピーダンスレベルと出力負荷のインピーダンスレベルとをマッチングするように定められている、請求項６に記載のパス増幅回路。
【請求項９】
前記スパイラル伝送ラインが、前記入力信号の二次高調波周波数成分を含む増幅された成分出力信号のうちのそれぞれの信号を搬送するときに、前記スパイラル伝送ラインの各々のパス長さは、前記トランジスタ増幅器のうちのそれぞれの増幅器の出力端におけるインピーダンスレベルを前記共通出力ノードにおけるインピーダンスレベルにマッチングするように定められている、請求項８に記載のパワー増幅回路。
【請求項１０】
前記スパイラル伝送ラインのうちの第４ラインのスパイラル部分は、１つの列に沿って第１、第２、第３および第４の順で順次配置されており、
前記第１スパイラル伝送ラインおよび前記第４スパイラル伝送ラインのパス長さは、前記第２および第３スパイラル伝送ラインの作動インピーダンスに対する前記第１および第４スパイラル伝送ラインの電磁的作用を補償するよう、前記第２および第３スパイラル伝送ラインのパス長さよりも長くなっている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項１１】
前記パワースプリッタは、前記入力信号を少なくとも２つの第１ステージの成分出力信号に分割する第１ステージのスプリッタと、各々が前記第１ステージの成分出力信号のうちの少なくとも１つを少なくとも２つの第２ステージの成分出力信号に分割する少なくとも２つの第２ステージのスプリッタとを備え、前記第１ステージのスプリッタは第１誘電率を有する第１誘電基板材料上に設けられており、前記スパイラル伝送ラインは、前記第１誘電率よりも大きい第２誘電率を有する第２の誘電基板材料上に設けられており、前記少なくとも２つの第２ステージのスプリッタは前記第２の誘電率よりも大きい第３の誘電率を有する第３の誘電基板材料上に設けられている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項１２】
前記トランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルは、同一の電圧信号に結合されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項１３】
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器とを組み合わせる集積回路パッケージを更に備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルを導電ラインが前記集積回路パッケージの外部ピンに結合している、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１４】
前記入力信号の成分の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生するドレイン電圧変調器を更に備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルは、前記ドレイン電圧変調器からの電圧信号を受信するように結合されている、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１５】
通信信号をより高い周波数のキャリア信号で乗算し、合相信号を発生し、前記キャリア信号の位相を４分の１波長だけ遅延し、遅延されたキャリア信号を発生し、前記遅延されたキャリア信号により前記通信信号を乗算し、位相のずれた信号を発生するように構成された直交振幅変調器を更に含み、
前記パワースプリッタは、前記直交振幅変調器に結合され、前記位相のずれた信号を受信し、この信号を分割するようになっており、
前記ドレイン電圧変調器は、前記ドレインターミナルの電圧を変調し、前記合相信号のエンベロープをトラッキングするようになっている、請求項１４に記載のパワー増幅回路。
【請求項１６】
前記ドレイン電圧変調器は、小さくなった入力信号の振幅に応答し、前記ドレインターミナルの電圧を減少させ、大きくなった入力信号の振幅に応答して前記ドレインターミナル電圧を増加するようになっている、請求項１２に記載のパワー増幅回路。
【請求項１７】
前記パワースプリッタのうちの前記第１ステージのスプリッタおよび前記少なくとも２つの第２ステージのスプリッタのうちの少なくとも１つは、複数のスパイラル伝送ラインを備え、これらスパイラル伝送ラインは、第１端部を通して共通ノードに接続されており、共通信号を受信し、共通信号の分割された成分をスパイラルパスに沿って第２端部に伝えるようになっている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項１８】
前記パワースプリッタの前記スパイラル伝送ラインは、第１誘電率を有する誘電基板材料上に設けられており、前記合成器は、前記第１誘電率よりも小さい第２誘電率を有する別の誘電基板材料上に設けられている、請求項２０に記載のパワー増幅回路。
【請求項１９】
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組は、互いに並列に結合されると共に、前記スパイラル伝送ラインの異なるラインの第２端部に直列に結合されており、前記分割された成分共通信号を受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっており、前記トランジスタ増幅器の各組の前記トランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルでターンオンするように構成されている、請求項２０に記載のパワー増幅回路。
【請求項２０】
入力信号を複数の成分出力信号に分割するように構成されたパワースプリッタと、
前記パワースプリッタに接続され、前記成分入力出力信号のうちの少なくとも１つを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するピークトランジスタ増幅器とキャリアトランジスタ増幅器との少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの前記増幅された成分出力信号を受信し、これら信号を１つの出力信号に合成するように構成された合成器と、
前記成分出力信号の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生するドレイン電圧変調器とを備え、前記ピークトランジスタ増幅器および前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタを備え、前記ドレインターミナルは、前記ドレイン電圧変調器からの電圧信号を受信するように結合されている、パワー増幅回路。
【請求項２１】
前記ピークトランジスタ増幅器の各々は、４分の１波長トランスを通して前記成分入力信号を受信し、
前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、前記４分の１波長トランスを通して前記合成器に前記増幅された成分出力信号を出力する、請求項２０に記載のパワー増幅回路。
【請求項２２】
前記キャリア増幅回路には、Ａ級／Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、前記ピークトランジスタ増幅器には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている、請求項２０に記載のパワー増幅回路。
【請求項２３】
入力信号を複数の成分出力信号に分割するように構成されたパワースプリッタと、
前記パワースプリッタに接続され、前記成分出力信号のうちの少なくとも１つを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの前記増幅された成分出力信号を受信し、これら信号を１つの出力信号に合成するように構成された合成器とを備え、
前記合成器は、複数のスパイラル伝送ラインを備え、前記スパイラル伝送ラインの各々は、近接端が前記トランジスタ増幅器の異なる１つに結合され、このトランジスタ増幅器からスパイラルパスに沿って共通出力ノードへ前記増幅された成分出力信号を伝えるようになっており、前記共通出力ノードは、前記伝送ラインの各々の遠方端部を共に結合している、パワー増幅回路。
【請求項２４】
第１端部を通して共通ノードに接続された複数のスパイラル伝送ラインを備え、出力信号の成分を受信し、スパイラルパスに沿って第２端部へ前記成分出力信号を伝えるパワースプリッタと、
各々が前記スパイラル伝送ラインの少なくとも１つの前記第２端部に接続されており、前記成分出力信号を受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの前記増幅された成分出力信号を受信し、これら信号を１つの出力信号に合成するように構成された合成器とを備えるパワー増幅回路。
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【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】
入力信号を複数の成分入力信号に分割するように構成されたパワースプリッタであって、当該パワースプリッタは、前記入力信号を少なくとも２つの第１ステージの成分出力信号に分割する第１ステージのスプリッタと、前記第１ステージの成分出力信号のうちの少なくとも１つを少なくとも２つの第２ステージの成分出力信号に各々分割する少なくとも２つの第２ステージのスプリッタとを備え、前記第１ステージのスプリッタは、第１の誘電率を有する誘電基板材料上に設けられており、前記２つの第２ステージのスプリッタは前記第１誘電率と異なる第２誘電率を有する別の誘電基板材料上に設けられた、前記パワースプリッタと、
前記パワースプリッタに接続されており、前記第２ステージの成分出力信号のうちの異なる１つずつを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっているトランジスタ増幅器の少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの増幅された成分出力信号を受信し、少なくとも１つの出力信号となるようにこれら成分出力信号を合成するように構成された合成器とを備える、パワー増幅回路。
【請求項２】
前記トランジスタ増幅器の少なくとも２つの組は、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第１信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合された第１トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第２信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と異なる前記第２ステージの成分出力信号のパワーレベルで作動するようになっている第２トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第３信号を受信し、増幅するよう、前記パワースプリッタに結合されており、前記第１トランジスタ増幅器と同じ第２ステージの成分出力信号のパワーレベルで作動するようになっている第３トランジスタ増幅器と、
前記第２ステージの成分出力信号のうちの第４信号を受信し、増幅するように前記パワースプリッタに結合されており、前記第２トランジスタ増幅器と同じ第２ステージの成分出力信号パワーレベルで作動するようになっている第４トランジスタ増幅器とを備える、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項３】
複数の基板ダイを含み、この基板ダイの異なるダイの上には前記トランジスタ増幅器の各々が設けられており、
更に前記パワースプリッタ、前記基板ダイの各々および前記合成器に実装された主要表面を有する実装基板と、
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器と前記実装基板とを収納する集積回路のパッケージとを更に含む、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項４】
入力ノードから前記第１ステージのパワースプリッタおよび前記第２ステージのスプリッタのうちの１つを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組までの伝送パスは、前記入力ノードから前記第１ステージのパワースプリッタおよび第２ステージのパワースプリッタの別のスプリッタを通り、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組までの伝送パスよりも長い距離に構成されており、
前記トランジスタ増幅器の組のうちの第２組から前記合成器を通り、出力ノードまでの伝送パスは、前記トランジスタ増幅器の組のうちの第１組から前記合成器を通り、前記出力ノードまでの伝送パスよりも長い距離に構成されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項５】
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの１つには、Ａ級、Ｂ級で作動するようなバイアスがかけられており、
前記トランジスタ増幅器の各組内の前記トランジスタ増幅器のうちの他方には、Ｃ級で作動するようなバイアスがかけられている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項６】
前記合成器は、複数のスパイラル伝送ラインを含み、前記スパイラル伝送ラインの各々は、近接端が前記トランジスタ増幅器の異なる増幅器に結合され、この近接端からスパイラルパスを通って共通出力ノードまで増幅された成分出力信号を伝えるようになっており、前記共通出力ノードは、前記伝送ラインの各々の遠方端を共に結合している、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項７】
前記スパイラル伝送ラインが、前記入力信号の二次高調波周波数成分を含む増幅された成分出力信号のうちのそれぞれの信号を搬送するときに、前記スパイラル伝送ラインの各々のパス長さは、前記トランジスタ増幅器のうちのそれぞれの増幅器の出力端におけるインピーダンスレベルを前記共通出力ノードにおけるインピーダンスレベルにマッチングするように定められている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項８】
前記スパイラル伝送ラインのうちの第４ラインのスパイラル部分は、１つの列に沿って第１、第２、第３および第４の順で順次配置されており、
前記第１スパイラル伝送ラインおよび前記第４スパイラル伝送ラインのパス長さは、前記第２および第３スパイラル伝送ラインの作動インピーダンスに対する前記第１および第４スパイラル伝送ラインの電磁的作用を補償するよう、前記第２および第３スパイラル伝送ラインのパス長さよりも長くなっている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項９】
前記パワースプリッタは、前記入力信号を少なくとも２つの第１ステージの成分出力信号に分割する第１ステージのスプリッタと、各々が前記第１ステージの成分出力信号のうちの少なくとも１つを少なくとも２つの第２ステージの成分出力信号に分割する少なくとも２つの第２ステージのスプリッタとを備え、前記第１ステージのスプリッタは第１誘電率を有する第１誘電基板材料上に設けられており、前記スパイラル伝送ラインは、前記第１誘電率よりも大きい第２誘電率を有する第２の誘電基板材料上に設けられており、前記少なくとも２つの第２ステージのスプリッタは前記第２の誘電率よりも大きい第３の誘電率を有する第３の誘電基板材料上に設けられている、請求項６に記載のパワー増幅回路。
【請求項１０】
前記トランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタ回路を備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルは、同一の電圧信号に結合されている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項１１】
前記パワースプリッタと前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組と前記合成器とを組み合わせる集積回路パッケージを更に備え、
前記トランジスタ増幅器の各々の前記ドレインターミナルを導電ラインが前記集積回路パッケージの外部ピンに結合している、請求項１０に記載のパワー増幅回路。
【請求項１２】
通信信号をより高い周波数のキャリア信号で乗算し、同相信号を発生し、前記キャリア信号の位相を４分の１波長だけ遅延し、遅延されたキャリア信号を発生し、前記遅延されたキャリア信号により前記通信信号を乗算し、位相のずれた信号を発生するように構成された直交振幅変調器を更に含み、
前記パワースプリッタは、前記直交振幅変調器に結合され、前記位相のずれた信号を受信し、この信号を分割するようになっており、
前記ドレイン電圧変調器は、前記ドレインターミナルの電圧を変調し、前記同相信号のエンベロープをトラッキングするようになっている、請求項１０に記載のパワー増幅回路。
【請求項１３】
前記ドレイン電圧変調器は、小さくなった入力信号の振幅に応答し、前記ドレインターミナルの電圧を減少させ、大きくなった入力信号の振幅に応答して前記ドレインターミナル電圧を増加するようになっている、請求項１０に記載のパワー増幅回路。
【請求項１４】
前記パワースプリッタのうちの前記第１ステージのスプリッタおよび前記少なくとも２つの第２ステージのスプリッタのうちの少なくとも１つは、複数のスパイラル伝送ラインを備え、これらスパイラル伝送ラインは、第１端部を通して共通ノードに接続されており、共通信号を受信し、共通信号の分割された成分をスパイラルパスに沿って第２端部に伝えるようになっている、請求項１に記載のパワー増幅回路。
【請求項１５】
入力信号を複数の成分出力信号に分割するように構成されたパワースプリッタと、
前記パワースプリッタに接続され、前記成分入力出力信号のうちの少なくとも１つを受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するピークトランジスタ増幅器とキャリアトランジスタ増幅器との少なくとも２つの組と、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組からの前記増幅された成分出力信号を受信し、これら成分出力信号を少なくとも１つの出力信号に合成するように構成された合成器と、
前記成分出力信号の振幅に応答して変調された振幅を有する電圧信号を発生するドレイン電圧変調器であって、前記ピークトランジスタ増幅器および前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、ゲートターミナル、ドレインターミナルおよびソースターミナルを有する電界効果トランジスタを備え、前記ドレインターミナルは、前記ドレイン電圧変調器からの電圧信号を受信するように結合された、前記ドレイン電圧変調器と、
を備えたパワー増幅器であって、
前記トランジスタ増幅器の前記少なくとも２つの組は、互いに並列に結合されると共に、前記スパイラル伝送ラインの異なるラインの第２端部に直列に結合されており、前記分割された成分共通信号を受信し、増幅し、増幅された成分出力信号を発生するようになっており、前記トランジスタ増幅器の各組の前記トランジスタ増幅器は、入力信号の互いに異なるパワーレベルで作動するように構成され、
前記ピークトランジスタ増幅器の各々は、４分の１波長トランスを通して前記成分入力信号を受信し、
前記キャリアトランジスタ増幅器の各々は、前記４分の１波長トランスを通して前記合成器に前記増幅された成分出力信号を出力する、パワー増幅回路。
【国際調査報告】
2012500583.tif 000013
2012500583.tif 000014
2012500583.tif 000015