CN111357195A - 具有宽带宽的放大器线性化器 - Google Patents

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Abstract

本公开的某些方面提供了用于以放大电路来放大信号的方法和装置。放大电路一般包括第一晶体管、耦合在放大电路的输入节点与第一晶体管的控制输入之间的输入路径、以及耦合在输入节点与前馈节点之间的前馈路径。在某些方面，放大电路还可以包括耦合在前馈节点与第一晶体管的控制输入之间的第一电阻性器件、耦合到前馈节点的偏置电路、以及耦合到前馈节点的低阻抗路径。

Description

具有宽带宽的放大器线性化器
优先权要求
本专利申请要求于2017年11月17日提交的题为“AMPLIFIER LINEARIZER WITHWIDE BANDWIDTH”的美国非临时申请No.15/816,511的优先权，该美国非临时申请已转让给本申请的受让人并且据此通过引用明确地并入本文。
背景技术
无线通信网络可以包括能够支持针对一定数目的移动站的通信的一定数目的基站。移动站(MS)可以经由下行链路和上行链路与基站(BS)通信。下行链路(或前向链路)是指从基站到移动站的通信链路，并且上行链路(或反向链路)是指从移动站到基站的通信链路。基站可以在下行链路上向移动站传输数据和控制信息，和/或可以在上行链路上从移动站接收数据和控制信息。基站和/或移动站可以包括一个或多个功率放大器(PA)以放大用于传输的信号。
发明内容
本公开的某些方面一般涉及改进放大电路的带宽和线性度。
本公开的某些方面提供了一种放大电路。放大电路一般包括第一晶体管；输入路径，耦合在放大电路的输入节点与第一晶体管的控制输入之间；前馈路径，耦合在输入节点与前馈节点之间；第一电阻性器件，耦合在前馈节点与第一晶体管的控制输入之间；偏置电路，耦合到前馈节点；以及低阻抗路径，耦合到前馈节点。
本公开的某些方面提供了一种用于信号放大的方法。该方法一般包括：将输入信号耦合到偏置电路的前馈节点；将输入信号耦合到晶体管的控制输入，前馈节点和晶体管的控制输入通过电阻性器件被耦合；经由低阻抗路径来汇集耦合到前馈节点的输入信号的至少一部分；以及经由晶体管来放大耦合到控制输入的输入信号。
本公开的某些方面提供了一种用于信号放大的装置。该装置一般包括：用于将输入信号耦合到偏置电路的前馈节点的部件；用于将输入信号耦合到放大节点的部件；用于放大耦合到放大节点的输入信号的部件；以及用于汇集耦合到前馈节点的输入信号的至少一部分的部件，用于汇集的部件具有低阻抗。
附图说明
为了本公开的上文记载的特征能够被详细理解的方式，在上文中简要概述的更具体的描述可以通过参考各方面来获得，其中的一些方面在附图中图示。然而，要注意的是，附图仅图示了本公开的某些典型的方面并且因此将不被认为是对其范围的限制，因为本描述可能承认其他等同有效的方面。
图1是根据本公开的某些方面的示例无线通信网络的示图。
图2是根据本公开的某些方面的示例接入点(AP)和示例用户终端的框图。
图3是根据本公开的某些方面的示例收发器前端的框图。
图4A是根据本公开的某些方面的示例放大电路的框图。
图4B图示了根据本公开的某些方面的使用共发射极拓扑实施的示例放大电路。
图5图示了根据本公开的某些方面的具有用于对电容性元件充电的晶体管的示例放大电路。
图6图示了根据本公开的某些方面的具有用于对电容性元件充电的缓冲器电路的示例放大电路。
图7是图示了根据本公开的某些方面的用于信号放大的示例操作的流程图。
具体实施方式
本公开的各个方面在下文参考附图更全面地被描述。然而，本公开可以按许多不同的形式来体现并且不应当被解释为限制于贯穿本公开所呈现的任何特定结构或功能。更确切地说，这些方面被提供以使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本公开的范围。基于本文的教导，本领域的技术人员应当明白，本公开的范围旨在覆盖本文中公开的本公开的任何方面，而不论是独立于本公开的任何其他方面被实施，还是与本公开的任何其他方面组合地被实施。例如，使用本文中阐述的任何数目的方面，装置可以被实施或方法可以被实践。另外，本公开的范围旨在覆盖这样的装置或方法：其附加于或不同于本文中阐述的本公开的各个方面而使用其他结构、功能或者结构和功能被实践。应当理解，本文中公开的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个元素来体现。
词语“示例性的”在本文中用来意指“作为示例、实例或说明”。在本文中被描述为“示例性的”任何方面不一定解释为相对于其他方面是优选的或有利的。
如本文中使用的，术语“与…连接”在动词“连接”的各种时态中可以意指元件A直接连接到元件B，或者其他元件可以连接在元件A和B之间(即，元件A与元件B间接连接)。在电组件的情况下，术语“与…连接”在本文中还可以用来意指导线、迹线或其他导电材料被用来电连接元件A和B(以及在它们之间电连接的任何组件)。
示例无线系统
图1图示了具有接入点110和用户终端120的无线通信系统100，其中本公开的各方面可以被实践。为了简单，仅一个接入点110在图1中示出。接入点(AP)通常是与用户终端通信的固定站，并且还可以称为基站(BS)、演进型节点B(eNB)、或某种其他术语。用户终端(UT)可以是固定的或移动的，并且还可以称为移动站(MS)、接入终端、用户设备(UE)、站点(STA)、客户端、无线设备、或某种其他术语。用户终端可以是无线设备，诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、手持设备、无线调制解调器、膝上型计算机、平板机、个人计算机等
接入点110可以在下行链路和上行链路上在任何给定的时刻与一个或多个用户终端120通信。下行链路(即，前向链路)是从接入点到用户终端的通信链路，并且上行链路(即，反向链路)是从用户终端到接入点的通信链路。用户终端还可以与另一用户终端点对点通信。系统控制器130耦合到接入点并且为接入点提供协调和控制。
无线通信系统100采用多个发射天线和多个接收天线用于下行链路和上行链路上的数据传输。接入点110可以装配有数目Nap个天线，以实现用于下行链路传输的发射分集和/或用于上行链路传输的接收分集。一组Nu个所选择的用户终端120可以接收下行链路传输并且发射上行链路传输。每个所选择的用户终端向接入点传输特定于用户的数据，和/或从接入点接收特定于用户的数据。通常，每个所选择的用户终端可以装配有一个或多个天线(即，Nut≥1)。Nu个所选择的用户终端可以具有相同或不同数目的天线。
无线通信系统100可以是时分双工(TDD)系统或频分双工(FDD)系统。对于TDD系统，下行链路和上行链路共享相同的频带。对于FDD系统，下行链路和上行链路使用不同的频带。无线通信系统100还可以利用单个载波或多个载波用于传输。每个用户终端120可以装配有单个天线(例如，以保持成本下降)或多个天线(例如，在附加成本能够被支持的场合)。在本公开的某些方面。如本文更详细描述的，接入点110和/或用户终端120可以包括至少一个功率放大器(PA)。
图2示出了无线通信系统100中的接入点110和两个用户终端120m和120x的框图。接入点110装配有Nap个天线224a至224ap。用户终端120m装配有Nut,m个天线252ma至252mu，并且用户终端120x装配有Nut,x个天线252xa至252xu。接入点110是针对下行链路的发射实体和针对上行链路的接收实体。每个用户终端120是针对上行链路的发射实体和针对下行链路的接收实体。如本文中使用的，“发射实体”是能够经由频率信道发射数据的独立操作的装置或设备，并且“接收实体”是能够经由频率信道接收数据的独立操作的装置或设备。在以下描述中，下标“dn”标示下行链路，下标“up”标示上行链路，Nup个用户终端被选择用于上行链路上的同时传输，Ndn个用户终端被选择用于下行链路上的同时传输，Nup可以等于或可以不等于Ndn，并且Nup和Ndn可以是静态值或者可以对于每个调度间隔而变化。波束导向或一些其他空间处理技术可以在接入点和用户终端处被使用。
在上行链路上，在被选择用于上行链路传输的每个用户终端120处，TX数据处理器288从数据源286接收业务数据并且从控制器280接收控制数据。TX数据处理器288基于为用户终端选择的速率相关联的编码和调制方案来处理(例如，编码、交织和调制)用于用户终端的业务数据{dup}，并且为Nut,m个天线中的一个天线提供数据符号流{sup}。收发器前端(TX/RX)254(还被称为射频前端(RFFE))接收并处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和上变频)各自的符号流以生成上行链路信号。例如，收发器前端254还可以经由RF开关将上行链路信号路由到用于发射分集的Nut,m个天线中的一个天线。控制器280可以控制收发器前端254内的路由。存储器282可以存储用于用户终端120的数据和程序代码并且可以与控制器280对接。
数目Nup个用户终端120可以被调度用于上行链路上的同时传输。这些用户终端中的每一个用户终端在上行链路上将其处理过的符号流集合传输到接入点。
在接入点110处，Nap个天线224a至224ap接收来自所有Nup个用户终端在上行链路上传输的上行链路信号。为了接收分集，收发器前端222可以选择从天线224中的一个天线接收的信号用于处理。从多个天线224接收的信号可以被组合以用于增强的接收分集。接入点的收发器前端222还执行与由用户终端的收发器前端254执行的处理互补的处理，并且提供恢复的上行链路数据符号流。恢复的上行链路数据符号流是由用户终端传输的数据符号流{sup}的估计。RX数据处理器242根据用于所恢复的上行链路数据符号流的速率，来处理(例如，解调制、解交织和解码)恢复的上行链路数据符号流，以获得解码后的数据。用于每个用户终端的解码后的数据可以被提供给数据汇244用于存储和/或提供给控制器230用于进一步处理。如本文中更详细描述的，接入点110的收发器前端(TX/RX)222和/或用户终端120的收发器前端254可以包括至少一个PA。
在下行链路上，在接入点110处，TX数据处理器210从数据源208接收业务数据以用于被调度用于下行链路传输的Ndn个用户终端，从控制器230接收控制数据，并且可能从调度器234接收其他数据。各种类型的数据可以在不同的传送信道上发送。TX数据处理器210基于为每个用户终端选择的速率来处理(例如，编码，交织和调制)用于该用户终端的业务数据。TX数据处理器210可以提供将从Nap个天线中的一个天线发射的、用于Ndn个用户终端中的一个或多个用户终端的下行链路数据符号流。收发器前端222接收并处理(例如，转换到模拟、放大、滤波和上变频)符号流以生成下行链路信号。例如，收发器前端222还可以经由RF开关将下行链路信号路由到Nap个天线224中的一个或多个天线用于发射分集。控制器230可以控制收发器前端222内的路由。存储器232可以存储用于接入点110的数据和程序代码并且可以与控制器230对接。
在每个用户终端120处，Nut,m个天线252从接入点110接收下行链路信号。为了用户终端120处的接收分集，收发器前端254可以选择从天线252中的一个天线接收的信号用于处理。从多个天线252接收的信号可以被组合以用于增强的接收分集。用户终端的收发器前端254还执行与由接入点的收发前端222执行的处理互补的处理，并且提供恢复的下行链路数据符号流。RX数据处理器270处理(例如，解调制、解交织和解码)恢复的下行链路数据符号流以获得用于用户终端的解码后的数据。
图3是示例收发器前端300(诸如图2中的收发器前端222、254)的框图，其中可以实践本公开的各方面。收发器前端300包括用于经由一个或多个天线来发射信号的发射(TX)路径302(也被称为发射链)和用于经由天线来接收信号的接收(RX)路径304(也被称为接收链)。当TX路径302和RX路径304共享天线303时，路径可以经由接口306与天线连接，接口306可以包括各种适合的RF设备中的任何RF设备，诸如双工器、开关、双信器和类似物。
从数模转换器(DAC)308接收同相(I)或正交(Q)基带模拟信号，TX路径302可以包括基带滤波器(BBF)310、混频器312、驱动器放大器(DA)314和功率放大器(PA)316。BBF310、混频器312和DA 314可以被包括在射频集成电路(RFIC)中，而PA 316可以在RFIC外部。BBF 310对从DAC 308接收的基带信号滤波，并且混频器312将滤波后的基带信号与发射本地振荡器(LO)信号混频，以将感兴趣的基带信号转换到不同的频率(例如，从基带上变频到RF)。该频率转换过程产生LO频率和感兴趣的信号频率的和频与差频。和频与差频被称为拍频。拍频通常在RF范围中，从而由混频器312输出的信号通常是RF信号，这些RF信号在由天线303的发射之前可以由DA 314和/或由PA 316放大。
RX路径304包括低噪声放大器(LNA)322、混频器324和基带滤波器(BBF)326。LNA322、混频器324和BBF 326可以被包括在射频集成电路(RFIC)中，该RFIC可以是或者可以不是包括TX路径组件的同一RFIC。经由天线303接收的RF信号可以由LNA 322放大，并且混频器324将放大的RF信号与接收本地振荡器(LO)信号混频，以将感兴趣的RF信号转换到不同的基带频率(即，下变频)。由混频器324输出的基带信号在由模数转换器(ADC)328转换为数字I或Q信号用于数字信号处理之前可以由BBF 326滤波。在本公开的某些方面，如本文中更详细描述的，PA 316可以使用具有低阻抗路径的线性化器电路来实施。
尽管LO的输出在频率上保持稳定是可取的，但是将LO调谐到不同的频率通常需要使用可变频率振荡器，这涉及到稳定性和可调谐性之间的折衷。现代系统可以采用具有压控振荡器(VCO)的频率合成器来生成具有特定调谐范围的稳定可调谐的LO。因此，发射LO频率可以由TX频率合成器318产生，其在混频器312中与基带信号混频之前可以由放大器320缓冲或放大。类似地，接收LO频率可以由RX频率合成器330产生，其在混频器324中与RF信号混频之前可以由放大器332缓冲或放大。
尽管图1-图3提供无线通信系统作为本公开的某些方面可以被实施在其中的示例应用以促进理解，但是本文中提供的某些方面可以被应用来放大各种其他适合的系统中的任何系统中的信号。
示例放大电路
用于诸如5G新无线电(NR)等标准的功率放大器(PA)具有高线性度(例如，1.4％的误差矢量幅度(EVM))并且支持宽带宽(例如，200MHz或100MHz)可能是可取的。A类线性PA具有良好的线性度和带宽，但是可能具有低的最大线性功率和低效率，尤其是在高的峰值与平均功率比(PAPR)信号的情况下。线性化器可以用于改进一些PA的软增益压缩，但是可能遭受有限的带宽。本公开的某些方面提供了允许跨宽带宽的操作的线性化器电路。
图4A是根据本公开的某些方面的示例放大电路400的框图。在输入节点412处，输入信号被提供，其通过高通滤波器410(例如，直流(DC)阻塞电路)电耦合到放大器401(例如，PA 316)的输入，以用于输入信号到放大器的AC耦合。高通滤波器410可以将输入信号的相对高频率分量耦合到晶体管402的基极，同时阻塞(或至少衰减)输入节点412处信号的相对低频率分量(例如，DC分量)。例如，输入信号可以是用于放大的RF信号。放大器401还由偏置和线性化器电路414通过DC馈送电路420来提供偏置电流。在某些方面，放大电路400可以包括前馈路径，前馈路径可以具有前馈电路416以将输入节点412处的信号馈送至节点418，以改进放大器401的线性度。
在一些情况下，放大电路400可能遭受记忆效应，记忆效应在偏置和线性化器电路414与DC馈送电路420之间的节点418处引起失真。本公开的某些方面总体上针对用于通过提供电荷储存器426和隔离元件424来稳定节点418的技术和装置，电荷储存器426和隔离元件424可以串联连接并耦合到节点418。
图4B图示了根据本公开的某些方面的放大电路400的示例实施方式。放大电路400包括具有共发射极拓扑的放大器401。放大器401包括晶体管402(例如，双极结型晶体管(BJT))，晶体管402耦合到输出节点404并且通过电感器406耦合到电压轨Vcc。在某些方面，输出节点404可以耦合到匹配网络(MN)408，用于与传输线的特性阻抗(例如，Z0＝50Ω)进行阻抗匹配。晶体管402的基极通过高通滤波器410(例如，交流(AC)耦合电容器C1)耦合到输入节点412。
在某些方面，放大电路400可以包括具有晶体管430的偏置和线性化器电路414。晶体管430的发射极耦合到节点418(例如，前馈节点)。在某些方面，晶体管430的基极可以使用电压调节电路432来偏置。电压调节电路432可以使用二极管器件434和436(例如，被实施为如所示出的二极管连接的晶体管)、电阻性元件438、电流源440和电容性元件442来实施。电流源440驱动跨电阻性元件438的电流并且正向偏置二极管器件434和436，以使得跨电容性元件442的电压被调节为跨二极管器件434和436的正向电压降之和。
在一些情况下，晶体管402的基极到发射极电压(Vbe)可能作为(例如，输出节点404处的)增大的输出功率的结果而减小，从而增大放大电路400的非线性度。本公开的某些方面提供用于晶体管402的动态偏置信号(例如，电流)，以补偿由晶体管402引起的非线性。例如，偏置和线性化器电路414和前馈电路416可以提供随着输入功率增大(例如，输入节点412处的信号的功率)而增大的偏置电流，以补偿由晶体管402的Vbe下降引起的非线性。在某些方面，前馈电路416可以被实施为高通滤波器(例如，使用前馈电容器C2来实施)，该高通滤波器用于将输入节点412处的信号耦合到节点418。例如，高通滤波器可以将输入信号的相对高频率分量耦合到节点418，同时阻塞(或至少衰减)输入节点412处信号的相对低频率分量。节点418可以通过DC馈送电路420耦合到晶体管402的基极，如所图示的，DC馈送电路420可以使用电阻性元件来实施。当信号被施加到输入节点412时，电流通过前馈电路416被注入到节点418，而动态地增大提供到晶体管402的偏置电流。
在一些情况下，放大电路400可能遭受记忆效应(例如，归因于与前馈电路416相关联的电流滞后)，记忆效应引起节点418处的失真。本公开的某些方面总体上针对用于稳定节点418的技术。例如，本公开的某些方面提供在放大电路400的操作频率处具有低阻抗的路径423，而允许放大电路400跨更宽的带宽(例如，200MHz)来操作。路径423可以耦合到节点418，而有效地使节点418在电路的操作频率处成为低阻抗节点。
在某些方面，路径423可以使用隔离元件424和电荷储存器426来实施。电荷储存器426通过隔离元件424与节点418隔离。例如，隔离元件424可以使用电阻性元件来实施，并且电荷储存器426可以使用电容性元件来实施，电容性元件可以与电阻性元件串联连接。因此，在示例放大电路400中，路径423使用电阻器-电容器(RC)电路422来实施。在某些方面，隔离元件424或电荷储存器426中的至少一个可以是可调谐的，而允许路径423被调谐为在不同频率处具有低阻抗，这些不同频率例如取决于被放大的输入信号。路径423在放大器的操作频率处汇集电流而不汇集DC电流。
本公开的某些方面提供用于减少电荷储存器426的面积消耗的技术。例如，在某些方面，充电电路可以被提供以维持跨电荷储存器426的电荷，而允许电荷储存器(例如，电容器)的尺寸被减小。
图5图示了根据本公开的某些方面的具有晶体管502的放大电路400，晶体管502用于对电荷储存器426充电。例如，晶体管502可以具有耦合到电荷储存器426的发射极和使用控制电压(V_CTL)被偏置的基极。在某些方面，控制电压V_CTL可以与晶体管430的基极处的电压相同。在一些情况下，控制电压V_CTL可以动态地被控制。例如，控制电压V_CTL可以基于由工艺、电压和温度(PVT)引起的变化来调节。晶体管502提供充电电流以维持跨电荷储存器426的电荷，并且因此，电荷储存器426可以使用更小的电容器来实施。
图6图示了根据本公开的某些方面的具有缓冲器电路604的放大电路400，缓冲器电路604用于对电荷储存器426充电。缓冲器电路604可以使用放大器602来实施。例如，通过将放大器602的负输入端子耦合到放大器602的输出，并且利用参考电压(Vref)来驱动放大器602的正输入端子，放大器602可以被实施为单位增益放大器。在某些方面，参考电压Vref可以动态地被控制。例如，参考电压Vref可以基于由工艺、电压和温度(PVT)引起的变化来调节。缓冲器电路604提供充电电流以维持跨电荷储存器426的电荷，由此允许电荷储存器426使用更小的电容器来实施。
图7是图示了根据本公开的某些方面的用于信号放大的示例操作700的流程图。操作700可以由电路(诸如图4A-图6的示例放大电路400)来执行。
操作700可以在框702处通过以下而开始：将输入信号耦合到偏置电路(例如，偏置和线性化器电路414)的前馈节点(例如，节点418)。如本文中使用的，术语“耦合”在应用于信号时一般是指信号的至少一部分的电定向(例如，经由选路或导向)，而不是将迹线、引线、导线和/或其他导体机械连接或以其他方式耦合在一起。在框704处，操作700通过以下而继续：将输入信号耦合到晶体管(例如，晶体管402)的控制输入(例如，基极)，前馈节点和晶体管的控制输入通过电阻性元件(例如，DC馈送电路420)被耦合。在框706处，耦合到前馈节点的输入信号的至少一部分经由低阻抗路径(例如，路径423)被汇集，并且在框708处，耦合到控制输入的输入信号经由晶体管被放大。
在某些方面，将输入信号耦合到前馈节点可以包括：将输入信号的第一高频分量耦合到前馈节点。在一些情况下，将输入信号耦合到晶体管的控制输入可以包括：将输入信号的第二高频分量耦合到晶体管的控制输入。
在某些方面，低阻抗路径包括耦合到电荷储存器(例如，电荷储存器426)的隔离元件(例如，隔离元件424)。在这种情况下，操作700还包括：使电流起源而去往电荷储存器以汇集第一高频分量的至少一部分。在某些方面，偏置电路可以包括第二晶体管(例如，晶体管430)。在这种情况下，操作700还包括：调节第二晶体管的控制输入(例如，基极)处的电压。
上文描述的方法的各种操作可以由能够执行对应功能的任何适合的部件来执行。该部件可以包括各种硬件组件和/或模块，包括但不限于一个或多个电路。一般地，在存在附图中所图示的操作的场合，这些操作可以具有相应的对应“部件加功能”组件，其带有类似编号。例如，用于耦合的部件可以包括例如高通滤波器(诸如图4B的前馈电路416或高通滤波器410)或者用于AC耦合的器件(诸如电容器或其他电容性元件)。用于放大的部件可以包括例如晶体管，诸如图4B的晶体管402。用于汇集的部件可以包括例如RC电路，诸如图4B的RC电路422。
如本文中使用的，术语“确定”涵盖各种各样的动作。例如，“确定”可以包括运算、计算、处理、推导、调查、查找(例如，在表格、数据库或另一数据结构中查找)、探明和类似动作。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)和类似动作。此外，“确定”可以包括解决、选择、选取、建立和类似动作。
如本文中使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一个”旨在覆盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及与相同元素的倍数的任何组合(例如，a-a、a-a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、a-c、a-c-c、b-b、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c或a、b和c的任何其他排序)。
关于本公开所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以利用被设计来执行本文所描述的功能的分立硬件组件来实施或执行。
本文公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以彼此交换，而不偏离权利要求的范围。换言之，除非步骤或动作的特定顺序被指定，否则不偏离权利要求的范围，特定步骤和/或动作的顺序和/或使用可以被修改。
将理解，权利要求不限于上文说明的精确配置和组件。不偏离权利要求的范围，各种修改、改变和变更可以在上文描述的方法和装置的布置、操作和细节中作出。

Claims (22)

1.一种放大电路，包括：
第一晶体管；
输入路径，耦合在所述放大电路的输入节点与所述第一晶体管的控制输入之间；
前馈路径，耦合在所述输入节点与前馈节点之间；
第一电阻性器件，耦合在所述前馈节点与所述第一晶体管的所述控制输入之间；
偏置电路，耦合到所述前馈节点；以及
低阻抗路径，耦合到所述前馈节点。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其中：
所述输入路径包括第一电容性元件，所述第一电容性元件耦合在所述放大电路的所述输入节点与所述第一晶体管的所述控制输入之间；并且
所述前馈路径包括第二电容性元件，所述第二电容性元件耦合在所述输入节点与所述前馈节点之间。
3.根据权利要求1所述的放大电路，其中所述第一晶体管被配置为共发射极放大器，并且其中所述控制输入包括所述第一晶体管的基极。
4.根据权利要求1所述的放大电路，其中所述低阻抗路径包括：
隔离元件；以及
电荷储存器，耦合到所述隔离元件。
5.根据权利要求4所述的放大电路，其中：
所述隔离元件包括第二电阻性器件，所述第二电阻性器件耦合到所述前馈节点；并且
所述电荷储存器包括电容性元件，所述电容性元件耦合在所述第二电阻性器件与用于所述放大电路的参考电位节点之间。
6.根据权利要求5所述的放大电路，其中所述第二电阻性器件或所述电容性元件中的至少一者是可变的。
7.根据权利要求5所述的放大电路，其中所述第二电阻性器件的电阻或所述电容性元件的电容中的至少一者基于所述放大电路的操作带宽而被配置。
8.根据权利要求4所述的放大电路，进一步包括：
电流源电路，耦合到所述隔离元件与所述电荷储存器之间的节点。
9.根据权利要求8所述的放大电路，其中所述电流源电路包括运算放大器，所述运算放大器具有耦合到参考电压节点的第一输入和耦合到所述运算放大器的输出的第二输入，所述运算放大器的所述输出耦合到所述隔离元件与所述电荷储存器之间的所述节点。
10.根据权利要求8所述的放大电路，其中所述电流源电路包括第二晶体管，所述第二晶体管具有耦合到参考电压节点的控制输入。
11.根据权利要求10所述的放大电路，其中所述第二晶体管包括发射极，所述发射极耦合到所述隔离元件与所述电荷储存器之间的所述节点，并且其中所述第二晶体管的所述控制输入包括所述第二晶体管的基极。
12.根据权利要求1所述的放大电路，其中所述偏置电路包括耦合到所述前馈节点的第二晶体管。
13.根据权利要求12所述的放大电路，其中所述第二晶体管的控制输入耦合到电压调节电路。
14.根据权利要求13所述的放大电路，其中所述电压调节电路包括：
第一二极管器件和第二二极管器件，所述第二晶体管的控制输入耦合到所述第一二极管器件的阳极，所述第一二极管器件具有耦合到所述第二二极管器件的阳极的阴极，并且所述第二二极管器件具有耦合到参考电位节点的阴极；
电流源；以及
第二电阻性器件，耦合在所述第二晶体管的所述控制输入与所述电流源之间。
15.根据权利要求14所述的放大电路，其中所述第一晶体管包括耦合到所述参考电位节点的发射极，并且其中所述控制输入包括所述第一晶体管的基极。
16.根据权利要求14所述的放大电路，其中所述第一二极管器件或所述第二二极管器件中的至少一者包括二极管连接的晶体管。
17.一种用于信号放大的方法，包括：
将输入信号耦合到偏置电路的前馈节点；
将所述输入信号耦合到晶体管的控制输入，所述前馈节点和所述晶体管的所述控制输入通过电阻性元件被耦合；
经由低阻抗路径来汇集耦合到所述前馈节点的所述输入信号的至少一部分；以及
经由所述晶体管来放大耦合到所述控制输入的所述输入信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中：
将所述输入信号耦合到所述前馈节点包括：将所述输入信号的第一高频分量耦合到所述前馈节点；并且
将所述输入信号耦合到所述晶体管的所述控制输入包括：将所述输入信号的第二高频分量耦合到所述晶体管的所述控制输入。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述晶体管被配置为共发射极放大器，并且其中所述控制输入包括所述晶体管的基极。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述低阻抗路径包括耦合到电荷储存器的隔离元件，所述方法进一步包括：
使电流起源而去往所述电荷储存器。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述偏置电路包括第二晶体管，所述方法进一步包括：
调节所述第二晶体管的控制输入处的电压。
22.一种用于信号放大的装置，包括：
用于将输入信号耦合到偏置电路的前馈节点的部件；
用于将所述输入信号耦合到放大节点的部件；
用于放大耦合到所述放大节点的所述输入信号的部件；以及
用于汇集耦合到所述前馈节点的所述输入信号的至少一部分的部件，用于汇集的所述部件具有低阻抗。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI699964B (zh) 2018-06-15 2020-07-21 立積電子股份有限公司 偏壓電路
TWI710210B (zh) * 2019-06-13 2020-11-11 立積電子股份有限公司 偏壓裝置
CN110768630B (zh) * 2019-09-26 2023-05-26 广州慧智微电子股份有限公司 一种射频功率放大器幅度调制对幅度调制的补偿电路
CN111293991B (zh) * 2020-03-17 2023-03-31 电子科技大学 一种基于可变电容的片上集成宽带线性化器
TWI770969B (zh) * 2021-04-28 2022-07-11 立積電子股份有限公司 放大器偏壓補償電路
WO2023190546A1 (ja) * 2022-03-29 2023-10-05 株式会社村田製作所 バイアス回路

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1926759A (zh) * 2004-01-05 2007-03-07 日本电气株式会社 放大器
CN101079598A (zh) * 2006-04-10 2007-11-28 松下电器产业株式会社 高频功率放大器和通信设备
CN103825563A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 三星电机株式会社 功率放大器
US20150171797A1 (en) * 2013-11-07 2015-06-18 Skyworks Solutions, Inc. Linearity performance for multi-mode power amplifiers

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654877B2 (ja) 1989-09-19 1994-07-20 日本電信電話株式会社 線形送信装置
KR100296146B1 (ko) * 1998-05-23 2001-08-07 오길록 소신호선형화장치
JP2001223539A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Nec Corp アクティブフィードフォワード型プレディストーションに基づく線形電力増幅器
US6882227B2 (en) 2002-09-13 2005-04-19 Anadigics Bias circuit linearization and dynamic power control
US6791418B2 (en) * 2002-10-02 2004-09-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Capacitor coupled dynamic bias boosting circuit for a power amplifier
KR20080023773A (ko) 2006-09-12 2008-03-17 금오공과대학교 산학협력단 전력증폭기의 진폭 왜곡과 위상 왜곡을 보상 가능한전치왜곡 선형화기
JP5194803B2 (ja) * 2008-01-08 2013-05-08 三菱電機株式会社 電力増幅器
EP2297847B1 (en) 2008-05-27 2017-03-08 Hollinworth Fund , L.L.C. Rf power amplifiers with linearization
US8026767B2 (en) * 2009-08-21 2011-09-27 Richwave Technology Corp. Adaptive bias circuit and system thereof
US8089313B2 (en) * 2009-10-19 2012-01-03 Industrial Technology Research Institute Power amplifier
US8115552B2 (en) * 2010-01-11 2012-02-14 Microchip Technology Incorporated Amplifier circuit with step gain
KR101767298B1 (ko) 2011-05-13 2017-08-10 스카이워크스 솔루션즈, 인코포레이티드 파워 증폭기들을 바이어스하기 위한 장치 및 방법들
JP5672150B2 (ja) * 2011-05-26 2015-02-18 富士通株式会社 増幅装置、送信機、及び増幅装置制御方法
TWI501543B (zh) * 2012-12-19 2015-09-21 Advanced Semiconductor Eng 電子系統、射頻功率放大器及其偏壓點自我調整方法
US9467101B2 (en) 2013-11-07 2016-10-11 Skyworks Solutions, Inc. Systems, circuits and methods related to multi-mode power amplifiers having improved linearity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1926759A (zh) * 2004-01-05 2007-03-07 日本电气株式会社 放大器
CN101079598A (zh) * 2006-04-10 2007-11-28 松下电器产业株式会社 高频功率放大器和通信设备
CN103825563A (zh) * 2012-11-19 2014-05-28 三星电机株式会社 功率放大器
US20150171797A1 (en) * 2013-11-07 2015-06-18 Skyworks Solutions, Inc. Linearity performance for multi-mode power amplifiers

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