CN102098008A

CN102098008A - 具有多个峰值放大器并具有合成传递特性的多尔蒂放大器

Info

Publication number: CN102098008A
Application number: CN2010105931637A
Authority: CN
Inventors: 伊戈尔·布莱德诺夫
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-12-14
Publication date: 2011-06-15
Also published as: US8253494B2; EP2339746A1; EP2339746B1; US20110140783A1

Abstract

提供了一种组合放大器(1，1a)，包括载波放大器(7，7a)以及第一峰值放大器(9，9a)和第二峰值放大器(11，11a)的串联，该串联具有与提供给载波放大器的输入信号有关的相移输入信号，其中可以通过独立地调节载波放大器、第一峰值放大器和第二峰值放大器的传递特性来优化组合放大器的传递特性。因此，与传统多尔蒂放大器相比，组合放大器的线性度和/或效率可以提高。

Description

具有多个峰值放大器并具有合成传递特性的多尔蒂放大器

技术领域

本发明涉及包括载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器或更多峰值放大器的组合放大器。具体地，本发明涉及包括载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器的多尔蒂放大器，其中与传统多尔蒂放大器相比，该多尔蒂放大器表现出提高的线性度。

背景技术

多尔蒂放大器可以用作功率放大器，用于放大RF信号以通过发射机发送。为了精确且节省成本地发送RF信号，希望多尔蒂放大器具有高效率(有用输出功率除以总消耗功率)、高线性度(输出信号相对输入信号的比例度)和低失真，例如三阶互调(IM3)。

在Frederik H.Raab发表的“Efficiency of Doherty RF poweramplifier systems”，IEEE Transaction on Broadcasting，Volume BC-33，no.3，September 1987中公开了一种多尔蒂系统，其中，在低输出电平，第一功率放大器用作线性B类放大器，切断对第二功率放大器的驱动。

然而，已经发现传统多尔蒂放大器可以不具有足够的线性度和足够的效率。

可以需要一种放大器，具体地需要一种用于放大RF信号的功率放大器，其与传统放大器相比可以表现出提高的线性度并且还可以表现出提高的效率。

发明内容

根据一方面，提供了一种组合放大器，包括：组合放大器输入端子；组合放大器输出端子；载波放大器，具有载波放大器输入端子和载波放大器输出端子；第一峰值放大器，具有第一峰值放大器输入端子和第一峰值放大器输出端子；第二峰值放大器，具有第二峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输出端子；输入阻抗变换器；以及输出阻抗变换器；其中，输入阻抗变换器的一端连接至载波放大器输入端子并且还连接至组合放大器输入端子，输入阻抗变换器的另一端连接至与第一峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输入端子相连的输入中点；输出阻抗变换器的一端连接至载波放大器输出端子，输出阻抗变换器的另一端连接至与第一峰值放大器输出端子和第二峰值放大器输出端子相连的输出中点，并且还连接至组合放大器输出端子。

因此，组合放大器可以适于对提供给组合放大器输入端子的输入信号进行放大，以产生提供给组合放大器输出端子的输出信号。在示例实施例中，可以将输入信号作为输入电压提供给组合放大器，组合放大器产生的输出信号可以用作输出电流。在这种情况下，组合放大器的输入阻抗可以非常高，而组合放大器的输出阻抗可以相对较低。

载波放大器可以适于放大提供给载波放大器输入端子的载波放大器输入信号，以产生在载波放大器输出端子上提供的载波放大器输出信号。根据实施例，第一峰值放大器可以适于对提供给第一峰值放大器输入端子的第一峰值放大器输入信号进行放大，以产生在第一峰值放大器输出端子上提供的第一峰值放大器输出信号。根据实施例，第二峰值放大器可以适于对提供给第二峰值放大器输入端子的第二峰值放大器输入信号进行放大，以产生在第二峰值放大器输出端子上提供的第二峰值放大器输出信号。

载波放大器输入信号、第一峰值放大器输入信号以及第二峰值放大器输入信号可以是电压信号或电流信号。此外，载波放大器输出信号、第一峰值放大器输出信号以及第二峰值放大器输出信号可以是电压信号或电流信号。因此载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器的输入阻抗和输出阻抗可以根据应用而变化。

输入阻抗变换器和/或输出阻抗变换器可以适于提供阻抗变换。此外，变换器可以是或包括四分之一波长传输线。因此，变换器可以为提供给阻抗变换器一端的信号提供相移。

输入阻抗变换器和/或输出阻抗变换器的有效长度可以至少近似等于(amount to)提供给组合放大器输入端子的组合放大器输入信号的波长的四分之一。因此，组合放大器输入信号可以具有高至几GHz的频率。根据组合放大器输入信号的频率，可以考虑信号传输所通过的介质的介电常数来计算波长。因此，输入阻抗转换器和输出阻抗转换器可以提供信号传输所通过的特定材料。根据实施例，输入阻抗转换器和/或输出阻抗转换器可以是或可以包括四分之一波长传输线耦合器或阻抗变换网络，例如允许特定所需特征阻抗和90度相移的L或T网络。

载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器可以具有不同的传递函数，传递函数描述了提供给放大器的相应输入端子的输入信号与提供给该放大器的相应输出端子的输出信号之间的函数关系。具体地，在放大器器件用作诸如FET等电压控制电流源的情况下，输入信号可以是输入电压信号，输出信号可以是输出电流信号。具体地，相应的传递函数可以将相应的输出电流信号描述为相应的输入电压信号的按幂展开。因此，除了其他因素外，载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器的线性度可以取决于相应的传递函数。此外，根据实施例，可以作为载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器的传递函数的合成(composition)，来导出允许组合放大器的高度线性操作的传递函数。

载波放大器可以工作在与第一峰值放大器和第二峰值放大器都不同的级中。具体地，可以通过向包括在放大器中的晶体管栅极施加不同的偏置电压将放大器设置到不同的工作类(operation class)。具体地，载波放大器可以工作在A类、AB类或B类，而第一峰值放大器和/或第二峰值放大器可以工作在C类。此外，载波放大器具体由于其不同的工作类而可以具有比第一峰值放大器和第二而峰值放大器都高的线性度。此外，载波放大器可以具有比第一峰值放大器和第二而峰值放大器都低的效率。

可以将施加在组合放大器输入端子上的输入信号无相移地提供给载波放大器输入端子，而可以将提供给组合放大器输入端子的输入信号有相移(具体地90°相移)地提供给第一峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输入端子。

根据实施例，多尔蒂放大器可以具有并联的载波放大器、第一峰值放大器和第二峰值放大器。因此，与传统多尔蒂放大器相比，该多尔蒂放大器的线性度和/或效率可以提高。此外，可以更灵活地配置有机会对第一峰值放大器和第二峰值放大器的相应传递函数进行独立调节的组合放大器的特性。此外，提供两个独立的峰值放大器允许独立地控制独立峰值放大器的参数(偏置电压、包括在放大器中的晶体管的栅极宽度等)，从而使组合放大器的设计更灵活。

根据实施例，向第一峰值放大器输入端子施加第一偏置电压，向第二峰值放大器输入端子施加第二偏置电压，其中第二偏置输入电压与第一偏置输入电压不同，具体地第二偏置输入电压比第一偏置输入电压高。为第一峰值放大器和第二峰值放大器设置不同的偏置电压可以允许调节输入信号的第一转换点以及可以允许调节输入信号的第二转换点，在第一转换点以上第一峰值放大器导通，在第二转换点以上第二峰值放大器导通。因此，可以合适地限定组合放大器的合成传递函数(composed transfer function)。因此，可以提高组合放大器的线性度和/或效率。

根据实施例，组合放大器集成在公共半导体衬底或任何其他衬底上。衬底可以包括半导体管芯，如，硅管芯。可以为衬底掺杂不同元素以提供电子给体和/或受体。因此，可以减小组合放大器的尺寸。此外，可以减少功率消耗。此外，可以使得能够将组合放大器集成入诸如蜂窝电话之类的手持设备。

根据实施例，输入阻抗变换器或输出阻抗变换器中的至少一个包括：任何互连；或传输线/微带线、共面线或任何其他线；或接合线；或这些的组合。接合线可以由高电导率材料制成，如金属(例如铜、银等)。接合线可以具有(物理和电学)长度，该长度允许与有源器件的寄生输出电容、或位于衬底上的电容、或两者相组合，以在预定频率下提供所需的特征阻抗值和相移值。因此，可以提供非常紧凑的节省成本的输入阻抗变换器和/或输出阻抗变换器。

根据实施例，包括有源管芯的衬底的横向尺寸等于或小于施加给组合放大器输入端子的信号在给定衬底中的波长的1/8。在此，可以考虑信号传输所通过的组合放大器的组件的介质或媒质的介电特性，基于信号频率来导出信号的波长。具体地，载波放大器或峰值放大器的有源区的X维和Y维应当至多是施加给有源器件结构(如输入端子和输出端子处的指状物和功率分布/功率组合金属带)并传播通过该有源器件结构的信号的电波长的1/12。具体地，根据所使用的半导体衬底或其他衬底的频率和电特性，横向尺寸可以小于10cm、2cm、1cm、0.1cm。

根据第一实施例，第一峰值放大器输出端子和第二峰值放大器输出端子通过公共金属条(metal bar)而连接或连接至公共金属条。因此，可以进一步实现组合放大器的尺寸减小和包含成本减少的简化。具体地，公共金属条可以被布置在公共衬底处。

根据第二实施例，第一峰值放大器位于载波放大器/器件的一侧，第二峰值放大器位于载波放大器/器件的另一侧，其中它们的输出端子在由公共金属条连接或封装输出端子/引线的另一管芯处相结合。

根据实施例，载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器分别都包括由FET、和/或JFET、和/或MOSFET、和/或LDMOS、和/或GaN HEMT、和/或双极结晶体管、和/或HBT构成的组中的至少一个晶体管。因此，可以提供非常节省成本、紧凑并且简单的组合放大器。根据实施例，多尔蒂放大器可以由相同或若干不同工艺类型的器件/晶体管构成。载波放大器、第一峰值放大器和第二峰值放大器的至少一个晶体管是相互不同类型的晶体管。根据另一实施例，第一峰值放大器和第二峰值放大器的至少一个晶体管可以是相同类型的晶体管，而与载波放大器的至少一个晶体管的类型不同。此外，所有三个晶体管可以是相同类型的晶体管，具体地是FET。

根据实施例，第一峰值放大器的至少一个晶体管和第二峰值放大器的至少一个晶体管是相同类型的晶体管，如FET。因此，可以实现组合放大器的简化。此外，由于第一峰值放大器和第二峰值放大器可以工作在C类但被不同地偏置，并因此具有不同的传递特性，所以使用第一峰值放大器和第二峰值放大器的相同类型的至少一个晶体管可以简化组合放大器的结构而不妨碍其性能。

根据实施例，第一峰值放大器的至少一个晶体管的栅极宽度与第二峰值放大器的至少一个晶体管的栅极宽度不同。因此，可以为第一峰值放大器和第二峰值放大器提供具体地关于相应传递函数的不同放大特性。给定的晶体管的栅极宽度可以是晶体管的栅极导体电极的几何宽度。峰值放大器的传递函数(具体地，跨导)可以取决于若干参数的组合，所述参数例如是：栅极的偏置电压和阈值电压、沟道长度、掺杂水平、栅极氧化物厚度等，以及包括在峰值放大器中的晶体管的宽度。因此，可以实现第一峰值放大器和第二峰值放大器的不同传递特性，以适当地调节整个组合放大器的合成传递函数。因此，可以改善组合放大器的传递特性。

根据实施例，第一峰值放大器的至少一个晶体管和第二峰值放大器的至少一个晶体管具有不同的阈值电压，在阈值电压以上第一峰值放大器的所述至少一个晶体管和第二峰值放大器的所述至少一个晶体管的栅极导通。因此，可以调节第一转换点和第二转换点以控制组合放大器的传递函数。根据另一实施例，第一峰值放大器可以具有与第二峰值放大器的阈值电压至少近似相同的阈值电压。

根据实施例，第一峰值放大器的至少一个晶体管被适配为具有第一跨导，第二峰值放大器的至少一个晶体管被适配为具有第二跨导，其中第二跨导比第一跨导大。放大器的传递特性可以是该放大器输出端子处的电流信号与输入端子处的电压信号之比。具体地，对于FET，跨导可以是：根据施加在FET输入端子处的输入电压信号，输出端子处的输出电流信号的导数(通过相对于在特定输入电压下得到的输入电压对输出电流求导来获得)。此外，跨导可以是传递函数中的线性输入电压项的系数，传递函数将输出电流信号描述为输入电压的幂级数。可以以国际单位西门子(1S＝1A/V)来度量跨导。

为第一峰值放大器和第二峰值放大器提供不同的跨导和形状可以允许有利地适配组合放大器的合成传递函数，以提高组合放大器的线性度和/或效率。

根据实施例，载波放大器的至少一个晶体管被适配为具有与第一峰值放大器或第二峰值放大器的跨导不同的跨导，具体地，比第一峰值放大器或第二峰值放大器的跨导小的跨导。因此，使得能够进一步调节组合放大器的合成传递函数，从而允许关于线性度和/或效率的进一步提高。

根据实施例，载波跨导、第一跨导、第二跨导、第一偏置电压，以及第二偏置电压使得提供给组合放大器输出端子的输出电流至少近似地取决于施加给组合放大器输入端子的输入电压的平方。因此，输出电流不需要精确地取决于输入电压的平方，而输出电流可以与输入电压的平方有偏差，其中偏差可以总计达到某水平，该水平可以适合于给定的应用线性度要求。具体地，平方相关性(square dependence)可以由具有不同斜率(gradient)和交叉点的多条直线来近似。

根据实施例，第一峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输入端子(具体地，各自都具有连接在栅极和源极之间的具有特定值的LC补偿网络)经由具有特定值的电容器连接至输入中点。因此，使得能够对两个峰值放大器进行有利的不相等的输入功率分配(division)，从而允许进一步改善组合放大器的性能。

根据实施例，输入中点、输出中点以及载波输入端子中的至少一个连接至LC补偿网络。具体地，LC补偿网络可以包括电感和电容器的串联，具体地该电感和电容器连接至地电势。因此，可以实现输入信号和/或输出信号的有利分配。

必须注意，已经参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体地，已经参考方法描述了一些实施例，而已经参考设备类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从上述和以下描述中了解到，除非另外通知，否则认为除了属于同一类主题的特征的任何组合外，关于不同主题的特征之间的任何组合，具体地是方法类型权利要求的特征与设备类型权利要求的特征之间的任何组合，也是与本文件一起公开的。通过以下描述的实施例的示例，本发明的上述方面和其他方面是明显的，参考实施例的示例来说明本发明的上述方面和其他方面。以下将参考实施例的示例对本发明进行更详细的描述，但本发明不限制于实施例的示例。

附图说明

现在参考附图描述本发明的实施例。然而，本发明不限制于所描述的或示出的实施例。

图1a和1b示意性地示出了根据实施例的晶体管的等效电路；

图2示意性地示出了传统多尔蒂放大器的电路图；

图3示意性地示出了根据实施例的组合放大器的电路图；

图4示出了说明根据实施例的组合放大器的特性的图表；

图5示出了说明设计根据实施例的组合放大器的方法的图表；

图6示意性地示出了根据实施例的集成组合放大器。

具体实施方式

图1a示出了晶体管70的等效电路，根据实施例，晶体管70可以用在组合放大器中。晶体管70包括第一输入端子71和第二输入端子72。此外，晶体管70包括第一输出端子73和第二输出端子74。第二输入端子72通过导体连接至第二输出端子74，没有任何其他电子组件连接在两个端子之间。第一输入端子71经由电阻器Rg和输入电容Cgs连接至将第二输入端子72与第二输出端子74相连的导体。输入电容Cgs连接至跨导元件gm，跨导元件gm的输出连接至第一输出端子73。此外，第一输出端子73经由输出电容Cgs连接至第二输出端子74。

图1b以简化方式示出了晶体管70的常用符号图，其中省略了连接至地电势75的第二输入端子72和第二输出端子74。因此，晶体管70包括单一输入端子71和单一输出端子73，其中，显然输入端子71连接至晶体管70的栅极，输出端子73连接至晶体管70的漏极。

图2示意性地示出了传统多尔蒂放大器60的电路图。使用根据图1b的晶体管的简化示图，传统多尔蒂放大器60包括主(或载波)放大器61和峰值放大器62。传统多尔蒂放大器包括输入端子63，可以将输入信号施加给输入端子63，输入信号将被放大为提供给输出端子65的输出信号。输入端子63连接至电感Lc与电容器C的串联，还连接至电容器Cd，电容器Cd连接至主晶体管61的栅极gc。输入端子63还连接至电感Li，电感Li提供四分之一波长传输线以将相移90°的输入信号提供给峰值晶体管62的栅极gp。栅极gp还连接至电感Lc与电容器C的串联，该串联连接至地电势75。载波晶体管61的漏极dc连接至电感Lo，电感Lo提供四分之一波长传输线，从而与提供给峰值晶体管62的漏极dp的信号相组合，其中组合信号提供给输出端子65。

图3示意性地示出了根据实施例的多尔蒂放大器1的电路实现的示例。可以认为多尔蒂放大器是包括并联的若干放大器的组合放大器。多尔蒂放大器1包括多尔蒂放大器输入端子3和多尔蒂放大器输出端子5。多尔蒂放大器1将放大提供给多尔蒂输入端子3的输入信号，以在多尔蒂放大器输出端子5处产生输出信号。因此，输入信号可以是例如电压信号，输出信号可以是例如电流信号，该电流信号可以被描述为电压输入信号的函数。多尔蒂放大器1包括载波放大器7、第一峰值放大器9和第二峰值放大器11。这三个放大器是根据图1a的晶体管的简化示图来示出的，但可以包括其他电子组件。载波放大器7包括载波放大器输入端子13和载波放大器输出端子15。第一峰值放大器9包括第一峰值放大器输入端子17和第一峰值放大器输出端子19。第二峰值放大器11包括第二峰值放大器输入端子21和第二峰值放大器输出端子23。载波放大器7、第一峰值放大器9以及第二峰值放大器11可以例如是相同类型或相互不同类型的晶体管。这三个放大器可以包括例如FET、JFET、MOSFET、LDMOS和/或GaN HEMT。这三个放大器可以包括相同或不同的输入电阻Rg，此外这三个放大器可以包括相同或不同的输入电容器Cgs_c、Cgs_p1和Cgs_p2。此外，这三个放大器可以包括相同或不同的输出电容器Cds_c、Cds_p1、Cds_p2。这三个放大器的相应输入端子处的电阻和电容器可以适于提供合适的输入匹配。可以通过应用并联电感Lc1来实现功率FET的宽带和简单的输入匹配，并联电感Lc1在施加给多尔蒂放大器输入端子3的输入信号的工作频率下，提供与Cgs_c的并联谐振。

载波放大器7、第一峰值放大器9和第二峰值放大器11可以具有不同特性，具体地是关于其跨导的不同特性。

多尔蒂放大器输入端子3与三个放大器的输入端子13、17和21之间的电路提供了输入功率分配网络，这还允许调节多尔蒂放大器1的输入阻抗。多尔蒂放大器输入端子3经由电容器C和电容器C1连接至载波放大器输入端子13。电感Lc1与另一电容器C的串联连接在电容器C和电容器C1之间。此外，多尔蒂放大器输入端子3连接至电感Lin的一端，电感Lin的另一端连接至输入中点25。电感Lin提供了四分之一波长传输线，以将施加在多尔蒂放大器输入端子3处的相移90°的输入信号提供给中点25。中点25经由电容器C2连接至第一峰值放大器输入端子17，中点25经由放大器C3连接至第二峰值放大器输入端子21。此外，中点25连接至电感Lc2与电容器C的串联。

对RF设计有经验的人员应该清楚，可以使用连接在地与放大器输入端子13、17和21之间的相似的LC网络而不是C、Lc1和C、Lc2，来调谐每个器件的输入阻抗，允许对这三个端子之间的输入阻抗、功率分配和相移进行额外控制。如果LC的电容器C连接至地，则LC的电容器C也可以用于将DC偏置连接至器件栅极，而不干扰它们的RF匹配。

载波放大器输出端子15连接至电感Lo的一端，电感Lo的另一端连接至输出中点27，输出中点27直接连接至多尔蒂放大器输出端子5。此外，第一峰值放大器输出端子19和第二峰值放大器输出端子23连接至中点27。此外，电感Li与电容器Ci的串联连接至中点27。Ci和Li的互连点便于提供用于输入的DC电压。

多尔蒂放大器的特性可以由传递特性来描述，其中可以将提供给多尔蒂放大器输出端子5的输出电流Iout描述为施加给多尔蒂放大器输入端子3的输入电压Vin的函数。具体地，输出电流可以由输入电压的幂级数来近似：

Iout＝g1Vin+g2Vin²+g3Vin³+g4Vin⁴，

其中第三阶互调水平(IM3)由以下公式给出：

IM3＝3/4g3Vin³。

根据实施例，载波放大器7、第一峰值放大器9和第二峰值放大器11的特性被选择为使得第三阶互调水平最小化。具体地，第一峰值放大器9和第二峰值放大器11可以具有不同的外围(periphery)、阈值栅极电压、栅极偏置或驱动信号。有利地，所有这些参数都可以被独立控制以改善多尔蒂放大器1的性能。根据实施例，图3中示意性地示出的多尔蒂放大器1的传递特性由独立的放大器7、9和11的传递特性合成。因此，可以通过合适地选择独立放大器7、9和11的传递特性来提高组合放大器1的线性度和/或效率。使用至少两个峰值放大器9和11允许更灵活地调节线性度和效率。

根据另一实施例，可以提供多于两个的(例如三个、四个、五个或甚至更多的)峰值放大器，以允许进一步改进合成传递函数。

根据实施例，为图3中示出的多尔蒂放大器1的优化设计采用了AB类放大器的线性度的理论。具体地，在Mark P.van der Heijden，Henk deGraaff，Leo de Vreede，John Gajadharsing以及Joachim Burghartz的“Theory and design of an ultra-linear square-law approximated LDMOSpower amplifier in class-AB operation”，IEEE Transactions onMicrowave Theory and Techniques，Volume 50，No.9，Septermber 2002中已经发，现漏极电流对栅极电压关系的平方律特性可以提高AB类放大器的线性度。根据实施例，以多尔蒂放大器1的输出电流-输入电压关系来近似该平方律特性。

图4示出了图3所示的多尔蒂放大器1的示例设计的输出电流-输入电压关系的图表。

沿x轴标出了施加给多尔蒂放大器输入端子3的输入电压Vin，沿y轴标出了提供给多尔蒂放大器输出端子5的输出电流Iout。标记为Id-c的曲线描述了载波放大器输出端子15处的漏极电流，该漏极电流依赖于提供给载波放大器输入端子13的栅极电压。曲线Id-c是具有与载波放大器7的跨导gm_c相关联的斜率的直线，在该情况下载波放大器7的跨导gm_c是0.25A/V。标记为Id_p1的曲线表示在第一峰值放大器输入端子17处提供的输入电压与提供给第一峰值放大器输出端子19的漏极电流之间的关系。曲线Id_p1是在第一转换点29处与x轴相交的直线，第一转换点29在所示示例中位于最大输入电压Vin的0.25处。第一转换点29的位置可以取决于施加给第一峰值放大器栅极的偏置电压。标记为Id_p2的曲线示出了提供给第二峰值放大器输出端子23的漏极电流，该漏极电流依赖于提供给第二峰值放大器输入端子21的栅极电压。很明显，曲线Id_p2是在第二转换点31处与x轴相交的直线，第二转换点31在所示示例中位于最大输入电压Vin的0.5倍处。很明显，曲线Id_p2的斜率比曲线Id_p1的斜率大，而曲线Id_p1的斜率比曲线Id_c的斜率大。

可以通过将曲线Id_c、Id_p1和Id_p2合成来获得提供给多尔蒂放大器输出端子5的输出电流Iout依赖于施加给多尔蒂放大器输入端子3的输入电压Vin的依赖性，以获得合成曲线33。合成曲线33由三个直线部分合成，第一部分位于0与第一转换点29之间，第二部分位于第一转换点29与第二转换点31之间，第三部分位于第二转换点31与最大输入电压Vin之间。因此，合成曲线33近似针对AB类所找到的平方律特性以提高线性度。

具体地，曲线Id_c的斜率可以表示载波放大器7的跨导，曲线Id_p1的斜率可以表示第一峰值放大器9的跨导，曲线Id_p2的斜率可以表示第二峰值放大器11的跨导。具体地，根据示例实施例，载波放大器的跨导可以是0.25A/V，第一峰值放大器9的跨导可以是0.33A/V，第二峰值放大器11的跨导可以是1.0A/V。在其他实施例中，可以分别改变三个放大器的跨导以及第一峰值放大器9和第二峰值放大器11的转换点29和31以合适地调节多尔蒂放大器1的传递特性。

图5显示了示出设计根据实施例的组合放大器的方法的图表。沿x轴标出了施加给放大器输入端子13、17的以伏特为单位的输入电压Vin，沿y轴标出了分别向载波放大器7(曲线80)和第一峰值放大器9(曲线81)的放大器输出端子15、19提供的以安培为单位的输出电流Iout。曲线82表示载波放大器和第一峰值放大器的组合的输出电流，即，曲线80和81的和。因此，曲线82可以表示仅具有一个峰值放大器的传统多尔蒂放大器的特性。标示为曲线83的是用于近似以实现高线性度的理想平方律特性。通过将曲线83从曲线82中减去，可以导出如曲线84所描绘的第二峰值放大器11的期望传递特性。因此可以通过合适地选择第二峰值放大器11的放大器类型、偏置电压、栅极宽度等来实现第二峰值放大器11的导出的目标传递特性，从而最终获得包括两个峰值放大器并近似如曲线83所表示的理想平方律特性的多尔蒂放大器。

图6示意性地示出了根据实施例的组合放大器1a。组合放大器1a包括输入部分35、放大器部分37和输出部分39。输入部分35包括组合放大器输入端子3a，可以将输入信号提供给组合放大器输入端子3a以供组合放大器1a进行放大，从而在输出部分39中包含的组合放大器输出端子5a处产生输出信号。放大器部分37包括半导体衬底41，主放大器7、第一放大器9和第二放大器11集成在该半导体衬底41上。将提供给输入端子3a的输入信号经由电容器C和接合线45提供给载波放大器输入端子13a，载波放大器13a由通过C连接在端子13a和接地层之间的串联L(线43)来合适地调谐。此外，接合线47和49将来自组合放大器输入端子3a的输入信号提供给第一峰值放大器输入端子17a和第二峰值放大器输入端子21a。因此，接合线47和49形成四分之一波长传输线以将输入信号的相移90°。载波放大器7包括载波放大器输出端子15a，载波放大器输出端子15a经由接合线51连接至支撑接合焊盘52，支撑接合焊盘52经由接合线53连接至第一峰值放大器9的端子，在第一峰值放大器9的该端子处，线51和53与载波和峰值器件的输出电容一起作为输出阻抗变换器(或所谓的多尔蒂组合器)的电感。为了图示而将该多尔蒂组合器描述为最简单的解决方案，但可以通过任何其他已知的合适方式来实施该多尔蒂组合器。

从图6明显可知，第一峰值放大器输出端子19a和第二峰值放大器输出端子23a被布置在公共金属条55处。接合线51和53一起形成传输线的集总元件CLC模拟的电感，以对载波放大器7的输出信号进行阻抗变换。此为，第一峰值放大器输出端子19a和第二峰值放大器输出端子23a通过接合线59和57连接至区域Ci，区域Ci与接合线59和57一起形成电感Li与电容器Ci之间的串联，如图3中以模拟方式所示。最终，将合成的输出信号提供给组合放大器输出端子5a。

应注意，术语“包括”并不排除其他元件或步骤。此外，结合不同实施例所描述的元件可以相组合。还应注意，权利要求中的附图标记不应被理解为限制权利要求的范围。

参考标记

1，1a 组合放大器

3，3a 组合放大器输入端子

5，5a 组合放大器输出端子

7，7a 载波放大器

9，9a 第一峰值放大器

11，11a 第二峰值放大器

13，13a 载波放大器输入端子

15，15a 载波放大器输出端子

17，17a 第一峰值放大器输入端子

19，19a 第一峰值放大器输出端子

21，21a 第二峰值放大器输入端子

23，23a 第二峰值放大器输出端子

25 输入中点

27 输出中点

29 第一转换点

31 第二转换点

33 合成曲线

35 输入部分

37 放大部分

39 输出部分

41 公共衬底

43，45，47，

49，51，53，

57，59 接合线

55 衬底上的金属条

70 晶体管

71 晶体管的第一输入端子

72 晶体管的第二输入端子

73 晶体管的第一输出端子

74 晶体管的第二输出端子

60 传统多尔蒂放大器

61 载波放大器

62 峰值放大器

63 传统多尔蒂放大器输入端子

65 传统多尔蒂放大器输出端子

gc 载波放大器的栅极

dc 载波放大器的漏极

gp 峰值放大器的栅极

dp 峰值放大器的漏极

Claims

1.一种组合放大器，包括：

组合放大器输入端子(3，3a)；

组合放大器输出端子(5，5a)；

载波放大器(7，7a)，具有载波放大器输入端子(13，13a)和载波放大器输出端子(15，15a)；

第一峰值放大器(9，9a)，具有第一峰值放大器输入端子(17，17a)和第一峰值放大器输出端子(19，19a)；

第二峰值放大器(11，11a)，具有第二峰值放大器输入端子(21，21a)和第二峰值放大器输出端子(23，23a)；

输入阻抗变换器(Lin)；以及

输出阻抗变换器(Lo)；

其中，输入阻抗变换器的一端连接至载波放大器输入端子并且还连接至组合放大器输入端子，输入阻抗变换器的另一端连接至与第一峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输入端子相连的输入中点；

输出阻抗变换器的一端连接至载波放大器输出端子，输出阻抗变换器的另一端连接至与第一峰值放大器输出端子和第二峰值放大器输出端子相连的输出中点，并且还连接至组合放大器输出端子。

2.根据权利要求1所述的组合放大器，其中向第一峰值放大器输入端子施加第一偏置电压，向第二峰值放大器输入端子施加第二偏置电压，其中第二偏置输入电压比第一偏置输入电压大。

3.根据权利要求1或2所述的组合放大器，其中载波放大器、第一峰值放大器以及第二峰值放大器集成在公共半导体衬底(41)上。

4.根据权利要求3所述的组合放大器，其中输入阻抗变换器和输出阻抗变换器中的至少一个包括接合线(47，49，51，53)。

5.根据权利要求3或4所述的组合放大器，其中衬底的横向尺寸比施加给组合放大器输入端子的信号的波长小。

6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的组合放大器，其中第一峰值放大器输出端子和第二峰值放大器输出端子连接至公共金属条(55)。

7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的组合放大器，其中载波放大器、第一峰值放大器和第二峰值放大器分别都包括由FET、JFET、MOSFET、LDMOS、GaN HEMT以及双极结晶体管构成的组中的至少一个晶体管。

8.根据权利要求7所述的组合放大器，其中第一峰值放大器的所述至少一个晶体管和第二峰值放大器的所述至少一个晶体管是相同类型的。

9.根据权利要求7或8所述的组合放大器，其中第一峰值放大器的所述至少一个晶体管的栅极宽度与第二峰值放大器的所述至少一个晶体管的栅极宽度不相同。

10.根据权利要求7至9中任一项权利要求所述的组合放大器，其中第一峰值放大器的所述至少一个晶体管和第二峰值放大器的所述至少一个晶体管具有不同的阈值电压，其中第一峰值放大器的所述至少一个晶体管和第二峰值放大器的所述至少一个晶体管的栅极在阈值电压以上导通。

11.根据权利要求7至10中任一项权利要求所述的组合放大器，其中第一峰值放大器的所述至少一个晶体管被适配为具有第一跨导，第二峰值放大器的所述至少一个晶体管被适配为具有第二跨导，其中第二跨导比第一跨导大。

12.根据权利要求11所述的组合放大器，其中载波放大器的所述至少一个晶体管被适配为具有载波跨导，其中载波跨导比第一跨导小。

13.根据权利要求12所述的组合放大器，其中载波跨导、第一跨导、第二跨导、第一偏置电压以及第二偏置电压使得提供给组合放大器输出端子的输出电流(Iout)取决于施加给组合放大器输入端子的输入电压(Vin)的平方。

14.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的组合放大器，其中第一峰值放大器输入端子和第二峰值放大器输入端子经由电容器(C2，C3)连接至输入中点(25)。

15.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的组合放大器，其中输入中点、输出中点和载波输出端子中的至少一个连接至LC补偿网络。