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公開番号2025098977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2024221222
出願日2024-12-18
発明の名称広帯域段間整合
出願人ルネサスエレクトロニクスアメリカインコーポレイテッド,RENESAS ELECTRONICS AMERICA INC.
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H03F 1/56 20060101AFI20250625BHJP(基本電子回路)
要約【課題】インピーダンス整合のためのシステムおよび装置が提供される。
【解決手段】
システムは、入力信号を中間信号に増幅するように構成された第1の増幅段と、中間信号を出力信号に増幅するように構成された第2の増幅段とを含むことができる。さらに、システムは、第1の増幅段の出力インピーダンスを第2の増幅段の入力インピーダンスに整合させるように構成された整合ネットワークを含むことができる。第1の増幅段の構成は、第1の増幅段の出力インピーダンスと第2の増幅段の入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を最小化するインピーダンス変換比を定義することができる。第1の増幅段の構成は、第1の増幅段内の1つまたは複数のトランジスタの少なくとも1つの属性、および第1の増幅段の少なくとも1つの動作条件を指定することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力信号を中間信号に増幅するように構成された第１の増幅段と、
前記中間信号を出力信号に増幅するように構成された第２の増幅段と、
前記第１の増幅段の出力インピーダンスを前記第２の増幅段の入力インピーダンスに整合させるように構成された整合ネットワークと、
を含み、
前記第１の増幅段の構成は、前記第１の増幅段の前記出力インピーダンスと前記第２の増幅段の前記入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を最小化するインピーダンス変換比を定義し、
前記第１の増幅段の前記構成は、
前記第１の増幅段内の１つまたは複数のトランジスタの少なくとも１つの属性、および
前記第１の増幅段の少なくとも１つの動作条件
のうちの少なくとも１つを指定する、
システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの属性は、
前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタのタイプ、
前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタの材料、および
１つまたは複数のトランジスタのサイズ
のうちの少なくとも１つを含み、
前記少なくとも１つの動作条件は、前記第１の増幅段を動作させるために使用される少なくとも電源電圧を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電源電圧は、前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタの前記材料に依存する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の増幅段の前記少なくとも１つの動作条件は、前記第１の増幅段を動作させるために使用される第１の電源電圧を含み、前記第１の電源電圧は、前記第２の増幅段を動作させるために使用される第２の電源電圧を下回る、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの属性は、前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタのサイズを含み、前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタの前記サイズは、前記第２の増幅段内の１つまたは複数のトランジスタのサイズよりも小さい、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの属性は、前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタの材料を含み、前記材料は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）上の窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）上のＧａＮ、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、絶縁体（ＳＯＩ）上のＳｉ、およびシリコン（Ｓｉ）のうちの１つであり、
前記第２の増幅段は、ＳｉＣ上のＧａＮおよびＳｉ上のＧａＮで形成された１つまたは複数のトランジスタを含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の増幅段および前記第２の増幅段は、ドハティ増幅器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタは、少なくとも１つのカスコード装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の増幅段内の前記１つまたは複数のトランジスタは、少なくとも１つのダーリントン構造体を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記構成は、前記少なくとも１つの属性および前記少なくとも１つの動作条件を指定して、インピーダンス変換比を１の値に近づける、請求項１に記載のシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にインピーダンス整合のためのシステムおよび装置に関する。より詳細には、段間整合ネットワークの前の段について特定の構成が定義されている。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（マッシブＭＩＭＯ）は無線通信技術の一種で、マルチパス伝播を利用するために複数の送受信アンテナを使って無線リンクの容量を倍増させることができる。ＭＩＭＯシステムは、（マルチパス伝播などによる）異なるアンテナ間の信号伝播の違いを利用することで、同じ無線チャネル上で複数のデータ信号を同時に送受信することができる。もう１つの技術は、マッシブＭＩＭＯである。この場合、基地局は、スペクトル効率とエネルギー効率をさらに向上させるため、非常に多くのアンテナ素子を具備する。マッシブＭＩＭＯ技術では、端末の数は基地局のアンテナの数よりはるかに少なくすることができる。マッシブＭＩＭＯシステムでは、最大比送信、最大比結合、またはゼロ強制などの比較的単純なビームフォーミング戦略を使用することができる。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、一般に、インピーダンス整合のためのシステムが提供される。システムは、入力信号を中間信号に増幅するように構成された第１の増幅段を含むことができる。さらに、システムは、中間信号を出力信号に増幅するように構成された第２の増幅段を含むことができる。さらに、システムは、第１の増幅段の出力インピーダンスを第２の増幅段の入力インピーダンスに整合させるように構成された整合ネットワークを含むことができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段の出力インピーダンスと第２の増幅段の入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を最小化するインピーダンス変換比を定義することができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段の１つまたは複数のトランジスタの少なくとも１つの属性、および第１の増幅段の少なくとも１つの動作条件のうちの少なくとも１つを指定することができる。
【０００４】
一実施形態では、一般に、インピーダンス整合のためのシステムが提供される。システムは、入力信号を中間信号に増幅するように構成された第１の増幅段を含むことができる。第１の増幅段は、第１の主要増幅器と第１のピーキング増幅器とを含むことができる。さらに、システムは、中間信号を出力信号に増幅するように構成された第２の増幅段を含むことができる。第２の増幅段は、第２の主要増幅器と第２のピーキング増幅器とを含むことができる。さらに、システムは、第１の主要増幅器の出力インピーダンスを第２の主要増幅器の入力インピーダンスに整合させるように構成された第１の整合ネットワークを含むことができる。さらに、システムは、第１のピーキング増幅器の出力インピーダンスを第２のピーキング増幅器の入力インピーダンスに整合させるように構成された第２の整合ネットワークを含むことができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段と第２の増幅段との間のインピーダンス不整合を最小化するインピーダンス変換比を定義することができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段の１つまたは複数のトランジスタの少なくとも１つの属性、および第１の増幅段の少なくとも１つの動作条件のうちの少なくとも１つを指定する。
【０００５】
一実施形態では、一般に、インピーダンス整合のためのシステムが提供される。システムは、アンテナを含むことができる。さらに、システムは、入力信号を中間信号に増幅するように構成された第１の増幅段を含むことができる。さらに、システムは、中間信号を出力信号に増幅し、出力信号をアンテナに供給するように構成された第２の増幅段を含むことができる。さらに、システムは、第１の増幅段の出力インピーダンスを第２の増幅段の入力インピーダンスに整合させるように構成された整合ネットワークを含むことができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段の出力インピーダンスと第２の増幅段の入力インピーダンスとの間のインピーダンス不整合を最小化するインピーダンス変換比を定義することができる。第１の増幅段の構成は、第１の増幅段の１つまたは複数のトランジスタの少なくとも１つの属性と、第１の増幅段の少なくとも１つの動作条件とを指定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以下、添付の図面を参照して本発明の様々な実施形態のさらなる特徴、構造、および動作を詳細に説明する。これらの図面において、同様の参照符号は同一または機能的に同様の要素を示す。
一実施形態における広帯域段間整合を実装することができる例示的なシステムを示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合を実装することができる別の例示的なシステムを示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合を実装することができる別の例示的なシステムを示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の実装例の追加の詳細を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
一実施形態における広帯域段間整合の別の実装例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明では、本願の様々な実施形態の理解を促すために、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理ステップ、および技術などを含む多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、本願の様々な実施形態が、これらの具体的な詳細なしに実現され得ることを理解するであろう。場合によっては、本願を不明瞭にしないために、既知の構造または処理ステップの詳細に関する説明を省略する。
【０００８】
図１は、一実施形態における広帯域段間整合を実装することができる例示的なシステムを示す図である。システム１００は、無線周波数（ＲＦ）送信機内の１つまたは複数の半導体装置によって実装される送信チェーンの一部であり得る。システム１００は、少なくとも第１の増幅段１１０（ここでは「ドライバ段１１０」）、第２の増幅段（ここでは「出力段１２０」）、および整合ネットワーク１３０を含むことができる。ドライバ段１１０は、少なくとも１つの増幅器１１２を含むことができ、出力段１２０は、少なくとも１つの増幅器１２２を含むことができる。整合ネットワーク１３０は、ドライバ段１１０と出力段１２０との間に整合インピーダンスを形成するように構成された段間整合ネットワークであり得る。整合ネットワーク１３０は、キャパシタやインダクタなどのリアクタンス回路部品であり得る整合要素を含むことができる。システム１００は、１つまたは複数の半導体装置を使用して実装され得る。
【０００９】
入力信号１０２は、ドライバ段１１０に提供され得る。ドライバ段１１０内の増幅器１１２は、入力信号１０２を増幅して、整合ネットワーク１３０を介して出力段１２０に送られる中間信号１０３にすることができる。出力段１２０内の増幅器１２２は、中間信号１０３をさらに増幅して出力信号１０４を生成することができる。一実施形態では、出力段１２０がアンテナ１０６などの負荷に先行する増幅段である場合、出力信号１０４は、負荷に提供され得る。一実施形態では、入力信号１０２、中間信号１０３、および出力信号１０４は、無線周波数（ＲＦ）信号であり得、アンテナ１０６は、出力信号１０４を他の装置に伝達するために電波を放射することができる。
【００１０】
一態様では、ドライバ段１１０は、ソース抵抗Ｒ
Ｓ
を有するソースであり得、出力段１２０は、負荷抵抗Ｒ
Ｌ
を有する負荷であり得る。整合ネットワーク１３０は、負荷抵抗Ｒ
Ｌ
を変化させてソース抵抗Ｒ
Ｓ
に整合させることができる。Ｒ
Ｓ
＞Ｒ
Ｌ
の場合、ｍ＝Ｒ
Ｓ
／Ｒ
Ｌ
＞１の電力整合係数を使用して、Ｒ
Ｌ
を昇圧または増加させてＲ
Ｓ
に整合させることができる。Ｒ
Ｓ
＜Ｒ
Ｌ
の場合、ｍ＝Ｒ
Ｓ
／Ｒ
Ｌ
＜１の電力一致係数を使用して、Ｒ
Ｌ
を減少させてＲ
Ｓ
に整合させることができる。電力整合係数が１の値に近づくにつれて（例えば、Ｒ
Ｌ
とＲ
Ｓ
の差が減少するにつれて）、品質係数（「Ｑ値」）は、
（【００１１】以降は省略されています）

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