CN105099375A - 线性化电路 - Google Patents

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Abstract

本发明得到一种能够改善可靠性并提高设计自由度的线性化电路。在输入端子(IN)与输出端子(OUT)之间连接有连接点(T1)。在连接点(T1)与接地点之间连接有二极管(D)。在电压端子(T2)与连接点(T1)之间连接有电阻(R)。对电压端子(T2)施加0V的电压。由此，使得二极管(D)的正极电流较低即可，因此在正电极金属中不会发生迁移，能够提高可靠性。并且，由于无须对正极电流值进行限制，所以能够提高线性化电路设计的自由度。

Description

线性化电路
技术领域
本发明涉及一种对高频放大器的失真特性进行改善的二极管线性化电路。
背景技术
近年来，使用氮化物半导体(例如GaN)的晶体管的研究开发盛行，作为其应用例，有通信用高输出放大器。使用GaN的放大器与以往的使用化合物半导体(例如GaAs)的放大器相比能够进行高输出化。但是，存在由于从较低的输入功率起增益缓慢减小的GaN特有的软压缩(softcompression)，尤其是AMAM特性降低的问题。
作为对AMAM特性进行补偿的模拟预矫正，有使用二极管的线性化电路。其中，并联二极管线性化电路的电路结构简单、小型且消耗功率低(例如，参照非专利文献1、2)。
在将线性化电路内置于使用SiC衬底的GaN类放大器MMIC中的情况下，由于外延衬底价格高，所以期望的是尽量小型的电路。由于并联二极管线性化电路具有简单的结构，所以对于GaN-MMIC而言是最佳的电路。
并联二极管线性化电路通常设计为具有在其前级或后级连接的放大器的AMAM、AMPM的逆特性。随着对线性化电路的二极管施加的电压的不同，线性化电路的AMAM、AMPM特性发生变化。因此，线性化电路具有对AMAM、AMPM进行控制的控制端子，根据放大器的AMAM、AMPM而控制/调整线性化电路的施加电压。
非专利文献1：KazuhisaYamauchi,KazutomiMori.MasatoshiNakayama,YasuoMitsui,andTadashiTakagi,“AMicrowaveMiniaturizedLinearizerUsingaParallelDiodewithaBiasFeedResistance,”IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.45,NO.12,DECEMBER1997
非专利文献2：KazuhisaYamauchi,MasatoshiNakayama,YukioIkeda,HiromasaNakaguro,NaotoKadowaki,andTakahikoAraki,“An18GHZ-BANDMMICLINEARIZERUSINGAPARALLELDIODEWITHABIASFEEDRESISTANCEANDAPARALLELCAPACITOR,”2000IEEE
若对线性化电路施加偏置，则电流流过二极管的正电极。因此，正电极金属中发生迁移，可靠性降低。为了防止这种现象，需要对正极电流值进行限制，线性化电路设计的自由度受到抑制。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到能够改善可靠性并提高设计自由度的线性化电路。
本发明所涉及的线性化电路的特征在于，具备：输入端子；输出端子；连接点，其连接在所述输入端子和所述输出端子之间；二极管，其连接在所述连接点和接地点之间；电压端子；以及电阻，其连接在所述电压端子和所述连接点之间，对所述电压端子施加有0V的电压。
发明的效果
在本发明中，通过对线性化电路的电压端子施加0V的电压，从而使二极管的正极电流较低即可，因此在正电极金属中不会发生迁移，能够提高可靠性。并且，由于无须对正极电流值进行限制，所以能够提高线性化电路设计的自由度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的电路图。
图2是表示二极管的等效电路的图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的AMAM特性的图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的AMPM特性的图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的线性化电路的电路图。
图6是表示二极管的电容与正极电压的关系的图。
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的线性化电路的电路图。
图8是表示失真特性得到补偿的放大器的AMAM、AMPM特性的图。
图9是表示本发明的实施方式3所涉及的线性化电路的AMPM、AMPM特性的图。
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的线性化电路的框图。
标号的说明
1线性化电路，2驱动放大器，C1、C2电容器，D二极管，IN输入端子，L电感器，OUT输出端子，R电阻，T1连接点，T2电压端子
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式所涉及的线性化电路进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的电路图。Ku频带的高频信号从输入端子IN输入。在输入端子IN与输出端子OUT之间连接有连接点T1。在输入端子IN与连接点T1之间连接有电容器C1和匹配电路M1。在连接点T1与输出端子OUT之间连接有电容器C2和匹配电路M2。电容器C1、C2用于切断DC。在连接点T1与接地点之间连接有二极管D。在电压端子T2与连接点T1之间连接有电阻R。电阻R的电阻值是2000Ω。对电压端子T2施加0V的电压。
图2是表示二极管的等效电路的图。二极管D具有可变电阻成分和可变电容成分。图3是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的AMAM特性的图。图4是表示本发明的实施方式1所涉及的线性化电路的AMPM特性的图。
在输入信号的频率高达Ku频带的情况下，二极管D的电容成分的阻抗(1/ωC)变低。因此，连接点T1的电位为0V，即使电阻成分的阻抗较高，作为二极管D，阻抗也变低。这样，小信号时二极管D的阻抗较低，因此线性化电路的损耗变大。
另一方面，大信号时，电流正向流过二极管D，连接点T1的电位从0V移向低电压侧，因此电阻成分的阻抗变高。若移向低电压侧(在本实施方式中是负电压侧)，则电容成分变低。这样，二极管D的阻抗变高，线性化电路的损耗变小。由此，如图3所示，能够确保AMAM的动态范围。AMPM特性是与非专利文献1、2相同的动作原理。
在本实施方式中，通过对线性化电路的电压端子施加0V的电压，从而使二极管D的正极电流较低即可，因此在正电极金属中不会发生迁移，能够提高可靠性。并且，由于无须对正极电流值进行限制，所以能够提高线性化电路设计的自由度。此外，在本实施方式中，将二极管D的负极接地，而在将正极接地的情况下，仅电流的流向改变，也可得到同样的效果。
实施方式2
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的线性化电路的电路图。线性化电路的电压端子T2接地。二极管D具有使漏极和源极短路的HEMT构造。其它结构与实施方式1相同。
由于将电压端子T2接地，所以不需要线性化电路用电源。并且，MMIC内的配线布局变得简单。这样，能够使放大器模块的结构简化和小型化，能够削减成本。
图6是表示二极管的电容与正极电压的关系的图。在本实施方式中，从作为偏置点的0V起，向负电压方向移动。与此相对，在通常的二极管中，几乎不存在负电压区域中的电容变化量。另一方面，在HEMT类二极管(将栅极作为正极，将短路的漏极和源极作为负极的二极管)中，电容变化量有2个数量级之多。因此，通过使用相对于电压的电容成分变化量较大的HEMT类二极管，从而能够增大线性化电路特性的动态范围。另外，若使用HEMT工艺的二极管，则能够在MMIC上集成线性化电路和放大器。
实施方式3
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的线性化电路的电路图。在二极管D的负极与接地点之间连接有电感器L。其他结构与实施方式2相同。
图8是表示失真特性得到补偿的放大器的AMAM、AMPM特性的图。AMAM单调减小，而AMPM在一度增大之后减小。图9是表示本发明的实施方式3所涉及的线性化电路的AMPM、AMPM特性的图。通过插入电感器L，能够使线性化电路的AMPM特性发生反转。这样，根据本实施方式的线性化电路，能够至饱和区域(AMPM反转后的区域)为止对放大器的AMPM特性进行补偿。
实施方式4
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的线性化电路的框图。在实施方式1～3中的任一线性化电路1的前级，设置有具有GaN类晶体管(例如GaN-HEMT)的驱动放大器2。在线性化电路1的后级，设置有高输出GaN1级放大器3。驱动放大器2向线性化电路1的输入端子IN供给输出信号。利用驱动放大器2的输出信号对线性化电路1进行激励，由此使线性化电路动作。
如图8所示，虽然GaN类放大器能够期待高输出化，但是由于GaN特有的软压缩，增益缓慢降低。为了对此进行补偿，需要线性化电路1，而由于后级为高输出，所以也需要提高线性化电路1的输出。为此，将二极管D设为GaN类二极管即可。但是，若GaN类二极管的阈值电压(risingvoltage)为约1.0V，则与以往的GaAs类二极管的0.7V相比高0.3V，因此，线性化电路的增益就绪(rise)需要较大的输入功率。由于GaN-HEMT与GaAs-HEMT相比具有高功率密度，所以若将驱动放大器2设为GaN类晶体管，则能够充分地驱动线性化电路1。
另外，由于不需要进行二极管D专用的工艺，能够利用HEMT工艺实现，所以能够将线性化电路1和驱动放大器2作为MMIC集成化，能够缩小电路面积。

Claims (6)

1.一种线性化电路，其特征在于，具备：
输入端子；
输出端子；
连接点，其连接在所述输入端子和所述输出端子之间；
二极管，其与所述连接点连接；
电压端子；以及
电阻，其连接在所述电压端子和所述连接点之间，
对所述电压端子施加有0V的电压。
2.根据权利要求1所述的线性化电路，其特征在于，
所述电压端子接地。
3.根据权利要求1或2所述的线性化电路，其特征在于，还具备：
第一电容器，其连接在所述输入端子和所述连接点之间；以及
第二电容器，其连接在所述连接点和所述输出端子之间。
4.根据权利要求1或2所述的线性化电路，其特征在于，
所述二极管具有HEMT构造。
5.根据权利要求1或2所述的线性化电路，其特征在于，
还具备电感器，该电感器与所述二极管串联连接。
6.根据权利要求1或2所述的线性化电路，其特征在于，
还具备驱动放大器，该驱动放大器具有GaN类晶体管，向所述输入端子供给输出信号，
所述二极管为GaN类二极管。
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