CN115349223A - 偏置分布式放大器 - Google Patents

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Abstract

一种分布式放大器(302)包括放大器电路(401)，该放大器电路(401)包括用于耦合至AC电压源的输入线、用于耦合至负载的输出线、以及在输入线和输出线之间的多个增益器件，以及偏置电路，用于向放大器电路(401)的输出线提供DC电压，该偏置电路包括有损低通滤波器(410)，该有损低通滤波器(410)具有用于耦合至DC电压源的输入。在操作中，有损低通滤波器(410)可以过滤高频RF能量，从而将DC电压源与输出线中的RF能量隔离，同时提供从DC源到放大器电路(401)的输出线的直流通路。因为滤波器是有损的，所以它仍然在滤波器阻带的高频率处提供输出阻抗匹配。

Description

偏置分布式放大器
技术领域
本公开涉及分布式放大器、操作分布式放大器的方法、偏置分布式放大器的方法、包括分布式放大器的发射器以及包括发射器的光通信系统。
背景技术
分布式放大器用于放大电信号。例如，分布式放大器用在光通信系统的发射器中，用于增加提供给电光调制器的电信号的功率电平。
分布式放大器通常包括由传输线部分的串联耦合电感元件形成的输入线，用于连接到源、输出传输线，类似地由一系列电感元件或传输线部分形成，用于连接到负载，以及多个跨导增益器件，例如并联耦合在输入线和输出线之间的真空管或更常见的晶体管。沿输入线传播的信号依次激励每个增益器件，响应于此，每个增益器件将电流注入输出线。增益器件注入的电流添加到输出线中以在输出端提供放大的信号。
理想情况下，输入和输出线应由等于相应线的特性阻抗的阻抗终结，以最大限度地减少反射和波纹现象，并改善从分布式放大器至负载的功率传输。理想情况下，阻抗应该在放大器的整个频率范围内保持恒定。鉴于期望保持放大器的匹配的输入和/或输出阻抗，输入和输出线的偏置可能是有问题的。已知通过阻抗终端向输入和/或输出线提供直流偏置电压。然而，特别考虑到放大器电路的输出线，它通常可能需要相对较高的偏置电流，在向输出线提供相对较高的DC偏置电流的同时保持恒定的输出阻抗终端可能是困难的。作为替代方案，已知通过反向终端电阻器向放大器电路的输入和/或输出线提供DC偏置电流。然而，再次特别考虑到输出线的偏置，在终端电阻器两端提供偏置电流可能会不期望地增加DC功耗，因为DC功率的一部分作为热量在电阻器两端耗散。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种分布式放大器，其可以以相对低的功率损耗向放大器的输出线提供DC偏置电流，同时仍然在宽带范围内实现良好的输出阻抗匹配。
前述和其他目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式从从属权利要求、描述和附图中是显而易见的。
本发明的第一方面提供了一种分布式放大器，包括放大器电路，包括用于耦合至AC电压源的输入线、用于耦合至负载的输出线、以及在输入线和输出线之间的多个增益器件，以及偏置电路，用于向放大器电路的输出线提供DC电压，该偏置电路包括有损低通滤波器，该有损低通滤波器具有用于耦合至DC电压源的输入。
多个增益器件耦合在输入和输出线之间，即逻辑上设置在输入和输出线之间。本质上，增益器件的作用是将信号从输入线以一定的增益传导到输出线，从而放大信号。举例来说，多个增益器件可以包括多个晶体管，例如场效应晶体管或双极结型晶体管。
分布式放大器因此可以用于增加提供给输入线的电信号的功率电平。例如，分布式放大器可以用在光通信系统中，用于增加输入射频(radio-frequency，RF)电信号的功率电平，并将放大的电信号提供给电光调制器以生成用于经由光纤向前传输的光信号。
在操作中，有损低通滤波器可以过滤高频RF能量，从而将DC电压源与输出线中的RF能量隔离，同时提供从DC源到放大器输出线的直流通路。因为滤波器是有损的，即因为它吸收而不是仅仅反射阻带频率，所以它仍然在滤波器阻带的(高)频率处提供输出阻抗匹配。这可以有利地允许DC电压源直接连接至输出线的RF活动点，而不是例如通过终端或匹配电阻。因此，可以减少/避免DC偏置电流的耗散，从而可以减少放大器的总DC功耗。
在一种实施方式中，有损低通滤波器可以包括用于耦合至放大器电路的输出线的输出。因此，输出线可以方便地耦合至有损低通滤波器。
在一种实施方式中，偏置电路还可以包括耦合至有损低通滤波器的输入以与DC电压源串联耦合的电感器，其中电感器的隔离带低于有损低通滤波器的隔离带。电感器因此可以提供DC电压源与相对较低频率(即在有损低通滤波器的通带中的频率)的RF能量的进一步隔离。这可以有利地增加放大器的工作范围。电感器可以有利地是用于过滤这些相对较低频率的相对简单便宜的机制。然而，提供能够过滤相对较高频率的电感器可能是不切实际的，为了能够过滤更高的频率，可能需要电感器的尺寸相对较大。电感器和有损低通滤波器因此可以有效地协同工作以过滤不同频率的RF能量，从而增加放大器的工作范围，同时保持可接受的匹配的输出阻抗。
在一种实施方式中，电感器可以是铁氧体磁珠。铁氧体磁珠可以有利地相对便宜并且有稳健的机械性能。
在一种实施方式中，有损低通滤波器可以包括用于在DC电压源和放大器电路之间串联耦合的串联线，以及用于将串联线耦合至与DC电压源和放大器电路并联的电接地的并联线，串联线包括一个或多个电感元件，并联线包括一个或多个电阻元件。这种布置可以代表有损低通滤波器的特别有效的结构。串联线可用于将偏置电流传导至放大器的输出线，同时并联线可用于消散滤波器阻带中的RF能量。例如，有损低通滤波器可以包括标准的分立电感器、电阻器和电容器元件，这可能有利地相对便宜并且有稳健的机械性能。在简单的实施方式中，滤波器可以仅包括单个并联线，但在替代实施方式中，滤波器可以包括多条并联线，例如，两条并联线。并联线上的电阻元件提供了滤波器的“有损”功能，因为它们允许在阻带中耗散RF能量。
在一种实施方式中，一个或多个电感元件可以包括一个或多个传输线。换言之，电感可以由传输线部分提供。传输线可以有利地在单片微波集成电路架构中相对容易地实现，具有比传统电感器相对更高的DC电流能力。因此，采用传输线部分可以有利地促进向输出线提供相对较高的DC偏置电流。
在一种实施方式中，有损低通滤波器的并联线还可以包括与电阻元件串联耦合的一个或多个电容元件。换言之，滤波器的每条并联线还可以包括与电阻元件串联的电容元件。例如，电容元件可以包括一个或多个电容器，其降低了电阻元件上的DC功耗。因此，可以减少/避免滤波器两端的DC偏置电流的耗散。
在一种实施方式中，一个或多个电容元件可以包括一个或多个分布式短截线和/或一个或多个二极管。换言之，电容可以由短截线和/或二极管提供。二极管可以有利地用作保护放大器电路免受静电放电的双重目的，从而降低在使用中损坏放大器电路的风险。短截线可以有利地以非常好的模拟精度过滤非常高频的无线能量。
在一种实施方式中，分布式放大器还可以包括终端电路，用于通过终端电路中的电阻元件将放大器电路的输出线耦合至电接地，其中终端电路耦合至与负载相对的输出线的一端。终端电路可以有利地用于消散输出线上的反向行波的能量，从而降低输出线上相消干涉的风险，并因此有利地增加放大器对于给定输入功率的输出功率。例如，电阻元件可以包括一个或多个电阻器。
在一种实施方式中，终端电路可以通过偏置电路的有损低通滤波器耦合至放大器电路的输出线，并且终端电路耦合在与偏置电路的电感器并联的有损低通滤波器和电接地之间。
换言之，终端电路可以耦合至与DC电压源并联的有损低通滤波器的输入，即终端电路可以连接至位于偏置电路的电感器和有损低通滤波器的输入之间的偏置电路的节点。在这种并联布置中，从DC电压源到输出线的DC电流路径不通过终端电路电阻。因此，DC偏置电流不会在电阻器上耗散，从而可以有利地降低放大器的功耗。
在一种实施方式中，终端电路还可以包括与电阻器串联耦合的电容元件。例如，电容元件包括一个或多个电容器，其可以降低终端电路的电阻元件上的DC功耗。因此，可以减少终端电路对DC偏置电流的耗散，从而可以有利地降低放大器的功耗。
在一种实施方式中，放大器电路和有损低通滤波器可以形成集成电路。例如，放大器电路和有损低通滤波器可以形成单片微波集成电路(Monolithic MicrowaveIntegrated Circuit，MMIC)。MMIC结构可以有利地允许放大器和滤波器在具有相对较小的尺寸和具有稳健的机械性能的电路实现。此外，MMIC可以相对容易且便宜地制造。
本发明的第二方面提供了一种用于光通信系统的发射器，该发射器包括：如前述任一陈述中所述的分布式放大器，以及连接至放大器电路的输出线的电光调制器。分布式放大器特别适用于光通信发射器，因为它允许在相对较宽的频带范围内进行输出阻抗的匹配。
在一种实施方式中，发射器可以包括耦合至偏置电路的输入的DC电压源，以及耦合至放大器电路的输入线的AC电压源，其中分布式放大器可操作以放大在AC电压源和电光调制器之间传播的信号。例如，AC电压源可以是输出RF信号的计算设备。因此可以操作分布式放大器以在由电光调制器调制之前增加信号的功率电平。
在一种实施方式中，发射器可以包括用于放大AC信号的另一放大器电路，其中该另一放大器电路耦合在AC电压源和放大器电路的输入线之间。
换言之，发射器可以包括串联耦合在AC信号源和放大器电路的输入之间的‘前置放大器’。虽然放大器电路的分布式放大器拓扑结构可以有利地促进输出和进一步的输入，在宽带范围内进行阻抗匹配，但分布式放大器电路的多个增益器件的加性而非乘性增益特性使其难以实现大的增益。因此，前置放大器可以被配置为提供相对高的增益，例如，前置放大器可以是集电极开路型(open-collector)放大器，而分布式放大器可以提供与负载匹配的良好输出阻抗，例如电光调制器。前置放大器和分布式放大器电路结合的协同效应因此是可接受的高增益特性与放大器级到负载的可接受的输出阻抗匹配相结合。
本发明的第三方面提供了一种光通信系统，包括：如前述三个陈述中任一项所述的发射器、用于位于远离发射器的位置的接收器、以及耦合在发射器的输出和接收器的输入之间的光纤，其用于在发射器和接收器之间传送光信号，其中接收器包括用于将接收到的光信号转换成电信号的另一个电光调制器。因此，光通信系统可操作用于与分别耦合至发射器和接收器的通信系统。
本发明的第四方面还提供了一种操作如前述陈述中任一项所述的分布式放大器的方法，包括将输入线耦合至AC电压源，将输出线耦合至负载，以及将有损低通滤波器的输入耦合至DC电压源。
本发明的第五方面还提供了一种偏置分布式放大器的方法，该方法包括通过有损低通滤波器向分布式放大器的输出线提供DC电压。
如前所述，有损低通滤波器可以过滤高频RF能量，从而将DC电压源与输出线中的RF能量隔离，同时提供从DC源到放大器输出线的直流通路。因为滤波器是有损的，即因为它吸收而不是仅仅反射阻带频率，所以它仍然在滤波器阻带的(高)频率处提供输出阻抗匹配。这可以有利地允许DC电压源直接连接至输出线的RF活动点，而不是例如通过终端或匹配电阻。因此，可以减少/避免DC偏置电流的耗散，从而可以减少放大器的总DC功耗。
在一种实施方式中，偏置分布式放大器的方法可以包括通过有损低通滤波器将DC电压直接提供给输出线的RF活动节点。换言之，有损低通滤波器可以直接耦合至分布式放大器的输出线，而没有任何电阻或电感元件位于有损滤波器和输出线之间。将滤波器直接耦合至输出线的RF活动节点，而不是通过电感或电阻元件，可以有利地最小化DC偏置电流的耗散，从而降低放大器的DC功耗。
本发明的这些和其他方面将从下面描述的实施例中显而易见。
附图说明
现在将参照附图以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示意性地示出了体现本发明一个方面的光通信系统；
图2示意性地示出了光通信系统的发射器；
图3示意性地示出了图2所示的发射器的驱动放大器的各个阶段，
图4示意性地示出了图3所示的驱动放大器的分布式放大器组件，
图5示意性地示出了图4所示的分布式放大器组件的放大器电路，
图6示意性地示出了用于偏置图5所示的放大器电路的输出线的有损低通滤波器的第一实施例，
图7示意性地示出了图6所示的有损低通滤波器的低频等效方案，
图8示意性地示出了图6所示的有损低通滤波器的高频等效方案，
图9示意性地示出了用于偏置图5所示的放大器电路的输出线的有损低通滤波器的第二实施例，
图10示意性地示出了用于偏置图5所示的放大器电路的输出线的有损低通滤波器的第三实施例，
图11示意性地示出了用于偏置图5所示的放大器电路的输出线的有损低通滤波器的第四实施例，以及
图12示意性地示出了图1所示的光通信系统的接收器。
具体实施方式
在附图中示意性地描绘了体现本发明各方面的光通信系统101的示例。
特别参考图1，光通信系统101包括发射器102、位于远离发射器102的位置的接收器103、以及用于将光信号从发射器102载送到接收器103的光纤104。
如将参考后面的图进一步详细描述的，发射器102可操作以将消息编码到光信号上，该光信号可以通过光纤104传输到接收器103，由此接收器103可以从光信号中解码消息。因此，系统101可以被操作以在发射器位置和接收器位置之间传输数据信号。例如，系统101可以用作计算机网络中的具有长距离宽带能力的数据链路，用于与远程计算设备通信。将特别参考图2至图11更详细地描述发射器102。将特别参考图12更详细地描述接收器103。
参考图2和图3，发射器102包括电信号源201、驱动放大器202和电光调制器203。
源201是可控的以产生射频(radio-frequency，RF)AC电信号。在示例中，源201是与计算设备通信的调制解调器，并且可操作以调制载波信号以将计算设备输出的数字信息编码到信号上。然而，本领域技术人员将理解，本说明书的公开具有比专门地用于耦合计算设备更广泛的效用，因此将理解，在替代实施例中，源201可以是替代信号源。
源201的输出耦合至驱动放大器202的输入。因此可以操作驱动放大器202以增加所接收的电信号的功率电平。特别参考图3，在示例中，驱动放大器202包括在源201和电光调制器203之间串联连接的集电极开路型前置放大器301和分布式放大器302。源201耦合至前置放大器301的输入，并且前置放大器301的输出耦合至分布式放大器302。前置放大器301可操作以对来自源201的信号的功率电平进行初始放大，并向分布式放大器302输出经前置放大的信号。分布式放大器302可操作以对从前置放大器301接收的信号的功率电平进行后续放大，并向电光调制器203输出放大后的信号。
在示例中，前置放大器301具有基本上传统的集电极开路型放大器结构。然而，应当理解，前置放大器301的特定构造对于本发明的实施例而言相对不重要。实质上，前置放大器301应该能够放大AC信号，例如RF信号，并且前置放大器的许多替代的合适构造对于本领域技术人员来说是已知的。
电光调制器203的输入耦合至分布式放大器302的输出。在示例中，电光调制器203包括电吸收调制激光设备，具有耦合至电接地的电输出和耦合至光纤104的输入的光输出。因此，电光调制器203可操作以接收来自分布式放大器302的放大信号，将电信号转换成光信号，并将光信号注入光纤104。
特别参考图4，驱动放大器202的分布式放大器302包括用于放大从前置放大器301接收的信号的放大器电路401、通常以402表示的用于向放大器电路401的输出线提供DC偏置电压的偏置电路、通常以403表示的用于将放大器电路401的输出线耦合至电接地的输出线终端电路、以及用于将放大器电路401的输入线耦合至电接地的输入线终端电路408。
放大器电路401包括与放大器电路的输入线电连接的信号输入端404，以及与放大器电路的输出线电连接的信号输出端405。在可操作状态下，放大器电路401的输入端404连接至前置放大器301的输出，放大器电路401的输出端405连接至电光调制器203的电输入。
放大器电路401还包括与放大器电路401的输出线电连接的输出线终端端子406，以及与放大器电路的输入线电连接的输入线终端端子407。输出线终端端子406耦合至偏置电路402。输入线终端端子407通过输入线终端电路408耦合至电接地。
偏置电路402主要包括与有损低通滤波器410串联连接的铁氧体磁珠409形式的电子扼流圈。偏置电路402耦合在DC电压源VDD(该DC电压源耦合至电接地417)和放大器电路401的输出线终端端子406之间，使得偏置电路402可以将DC电压从源VDD提供到放大器电路的输出线。将参考图6至图11更详细地描述偏置电路402的操作。
输出线终端电路403主要包括与低频分流电容器412串联连接的低频匹配电阻411。在示例中，终端电路403与偏置电路402部分集成，使得终端电路403电耦合在电接地413和偏置电路402的节点414之间，该偏置电路402的节点414位于有损低通滤波器410和铁氧体磁珠409之间。因此，终端电路403经由有损低通滤波器410、电阻器411和电容器412将放大器电路401的输出线电耦合至电接地413。
输入线终端电路408包括串联耦合在输入线终端端子407和电接地416之间的另一个低频电阻器415。在示例中，DC偏置电压VGG穿过电阻器415施加到放大器电路410的输入线上。
在示例中，放大器电路401、有损低通滤波器410和电阻器411被实现为单片微波集成电路(monolithic microwave integrated circuit，MMIC)，而磁珠409、电容器412和电阻器415被实现为表面安装器件。电阻器415更大程度上可以相对容易地在MMIC结构中实现。然而，当然应当理解，虽然这种MMIC构造赋予电路某些优点，例如减小的尺寸、复杂性和成本，但本发明的实施例不限于其对MMIC实现的效用，并且可以替代地具有非MMIC结构，
接下来参考图5，放大器电路401包括输入线501、输出线502和多个晶体管503(表示为Q1-QN)的形式的跨导器件，它们并联电耦合在输入线501和输出线502之间。
输入线501连接在输入线信号输入端404和输入线终端端子407之间，即在前置放大器301的输出和电接地416之间。在示例中，输入线501是由多个串联连接的电感器LG1-LGN+1形成的人工传输线，电感器LG1-LGN+1沿输入线的长度间隔开。作为替代，输入线可以由串联耦合的实际传输线段形成。输出线502连接在输出线终端端子406和信号输出端405之间，即偏置/终端电路402、403和电光调制器203之间。类似地，输出线502是由多个串联连接的电感器LD1-LDN+1形成的人工传输线，电感器LD1-LDN+1沿线的长度间隔开。与输入线501一样，输出线502也可以由串联耦合的实际传输线段形成。
多个跨导器件包括N个晶体管503，其在示例中是场效应晶体管。晶体管503沿输入线501和输出线502间隔开，即“分布”，且并联耦合在输入线501和输出线502之间。每个晶体管503包括源极端504、漏极端505和控制或栅极端506。每个晶体管503的栅极端506在相邻栅极电感器LGN之间的节点处耦合至输入线501，并且每个晶体管503的漏极端505在相邻漏极电感器LDN之间的节点处耦合至输出线502。每个晶体管503的源极端504耦合至电接地。晶体管503的寄生输入电容和寄生输出电容由此分别被吸收到人工输入传输线和人工输出传输线501、502中。
晶体管503用于以一定的增益将电磁能从输入线501耦合至输出线502。在操作中，在信号输入端404处接收的来自前置放大器301的输入信号沿输入线501向下传播。随着输入信号沿输入线501向下传播，它顺序地激励晶体管503，并最终消散在输入线终端电路408的电阻器415中，从而防止输入线上的破坏性反向反射，否则可能会不期望地降低输入信号。响应于在输入线501上传播的信号，晶体管503每个都将电流注入输出线502，使得每个相继的晶体管503对输出信号作出贡献。晶体管503的增益以及放大器电路410的输出功率是晶体管尺寸(即源极宽度或发射极面积)和施加的偏置电流的函数。
由每个晶体管503注入到输出线502中的电流在输出线502中在正向传播分量(即，朝着信号输出端405移动的分量)和反向传播分量(即，朝着输出线终端端子406移动的分量)之间平均分流。假如晶体管503的输出之间的信号延迟与晶体管的输入之间的延迟相匹配，则正向行波同相相加。该相干信号是放大器的放大输出。相反，在延迟匹配的情况下，反向行波异相相加，即不相干，并且在低频时消散在终端电路403的电阻器411中或在高频时消散在偏置电路402的有损低通滤波器410中。
接下来特别参考图6，有损低通滤波器410包括输入端602、输出端603、串联线604以及通常分别表示为605、606的第一并联线、第二并联线。
串联线604耦合在滤波器的输入端602与输出端603之间，以在其间传导电流。串联线604包括沿串联线的导体以间隔布置串联耦合的多个(N个)电感器L0-LN。并联线605、606中的每一个在位于串联线604的相邻电感器之间的相应节点处连接至串联线604的一端，并且在相对端连接至电接地。并联线605、606中的每一个包括与电容器608串联的电阻器607。
有损低通滤波器410的输入端602串联耦合至滤波器410的串联线604。因此，有损低通滤波器410经由有损低通滤波器410的串联线604和铁氧体磁珠409将DC电压源VDD与放大器电路的输出线终端端子406相通。偏置电路402的低通滤波器410和铁氧体磁珠409一起用作对从放大器电路401的输出线502中的反向行波施加到偏置电路402的高频AC电流(即RF信号)进行滤波。因此，铁氧体磁珠409和有损低通滤波器410用于将DC源VDD与RF能量隔离，同时实现从DC源VDD到晶体管503的漏极端505的DC电流路径，从而偏置晶体管以将其置于放大状态。
偏置电路402的磁珠409被选择为具有第一阻带特性，使得RF能量的较低频率被磁珠409有效地过滤，从而将DC源VDD与较低频率的RF能量隔离。例如，磁珠409可以起到停止频率高达约30GHz的RF电流的作用。有损低通滤波器410通过为RCL分量选择适当的值被配置为具有高于磁珠409的阻带特性，使得有损低通滤波器410可以有效地过滤放大器电路401的输出线502产生的高频RF能量。因此，在示例中，铁氧体磁珠409和有损低通滤波器410被配置为过滤连续的频带。由于铁氧体磁珠409和有损低通滤波器410滤波连续的频带，因而增加了放大器电路的工作范围。
终端电路403在位于磁珠409和DC源VDD以及有损低通滤波器410的输入端602之间的节点414处连接至偏置电路402。终端电路403因此通过有损低通滤波器410使放大器电路401的输出线终端端子406与电接地413相通。与连接至放大器电路401的输入线501的终端电路408类似，终端电路403用于通过电阻器411消散在放大器电路401的输出线502中的反向传播RF波能量以防止输出信号在输出线502上的反向反射，从而对于给定的输入信号电平增加输出信号电平。终端电路403因此用作接地的RF信号路径。因为电阻器411与低频电容器412串联耦合，并且不在偏置电压源VDD和晶体管503的漏极电极之间的直流路径中，所以在偏置放大器电路401的输出线502的过程中避免了电阻器411的DC功率消散。
参考图7，在低频下，有损低通滤波器410表现为短路。因此，在该低频条件下，通过磁珠409从DC源VDD提供偏置电压，并且放大器电路401的输出线502的输出匹配阻抗由终端电路403的电阻器411和低频电容器412实现。
相反，参见图8，在高频下，磁珠409彻底地降低了将DC源VDD与放大器电路401的输出线502中的RF能量隔离的隔离能力。然而，在高频下，有损低通滤波器410用于过滤高频能量，从而将放大器电路401与磁珠409和DC源VDD隔离开。此外，在高频下，有损滤波器410通过并联线605、606上的电阻元件607的‘有损’特性为放大器电路401的输出线502提供输出匹配阻抗。
有损低通滤波器410的主要考虑是它的隔离带从磁珠409的隔离带的频率降低到可接受水平以下处开始。同时，滤波器410必须在其隔离带内提供良好的输入/输出回路损耗，以便为放大器电路401的输出线502提供阻抗匹配。滤波器410的隔离带和输入/输出回路损耗特性可以通过为滤波器的电阻、电容和电感元件选择适当的值来调谐。
在该示例中，磁珠409被选择为具有高达约30GHz的隔离带，该选择代表了一般可买到且尺寸合适的磁珠。因此，在该示例中，选择有损低通滤波器410的RCL元件以为滤波器提供从大约30GHz开始并持续到大约50GHz的隔离带，50GHz是示例实施例中放大器电路401的预期最大工作频率。滤波器410的这种相对窄的阻带要求，即30GHz到50GHz，可以有利地允许滤波器410方便地与放大器电路401的MMIC架构集成。
如本领域技术人员将理解的，有损低通滤波器410的功能可以通过多个替代电路容易地实现。
参考图9，在有损低通滤波器410的第一示例性替代实施方式中，串联线604的多个电感器L0至LN被替代为传输线段TL0-TLN。传输线段可以有利地具有比MMIC实施方式中的电感器更高的DC电流能力。因此，采用传输线段代替电感器L0-LN可以有利地促进将相对较高的DC偏置电流可靠地施加到放大器电路410的输出线502。
接下来参考图10，在有损低通滤波器410的第二示例性替代实施方式中，并联线605、606中的每一个的电容器608被替代为短截线1001。使用短截线1001代替并联线605、606中的电容器608可以有利地提高对串联线604中的非常高频率RF能量的滤波，同时表现出改进的模拟精度。
接下来参考图11，在有损低通滤波器410的第三示例性替代实施方式中，并联线605、606中的每一个的电容器608被替代为二极管1101。二极管1101可以有利地保护放大器电路401免受静电放电至电接地。
最后参考图12，接收器103主要包括第二电光调制器1201和调制解调器1202。
第二电光调制器1201的光输入耦合至光纤104的与发射器102的电光调制器203相对的一端，使得在光纤104中传播的光信号可以被接收器103的第二电光调制器1201接收。电光调制器1201可操作以将所接收的光信号转换回包括调制到载波信号上的原始消息的电信号。在该示例中，第二电光调制器1201包括半导体光电探测器。第二电光调制器1201的电输出耦合至调制解调器1202的输入。
调制解调器1202可操作以接收来自第二电光调制器1201的电信号，并解调来自载波中的消息，从而从信号中提取数据。调制解调器1202的输出可以耦合至另一信号处理电路，例如，耦合至客户端计算设备。
本说明书中提到的“电接地”或等效物是指能够充当无限电荷源或电荷吸收器的物体，并且可以在不改变其电位(即参考电压)的情况下吸收无限量的电流，这样的物体例如可以是地球。
尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元素或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

Claims (19)

1.一种分布式放大器，包括：
放大器电路，包括用于耦合至AC电压源的输入线、用于耦合至负载的输出线、以及在所述输入线和所述输出线之间的多个增益器件，以及
偏置电路，用于向所述放大器电路的所述输出线提供DC电压，所述偏置电路包括有损低通滤波器，所述有损低通滤波器具有用于耦合至DC电压源的输入。
2.如权利要求1所述的分布式放大器，其中，所述有损低通滤波器包括用于耦合至所述放大器电路的所述输出线的输出。
3.如权利要求1或2所述的分布式放大器，其中，所述偏置电路还包括耦合至所述有损低通滤波器的所述输入以与所述DC电压源串联耦合的电感器，其中，所述电感器的隔离带低于所述有损低通滤波器的隔离带。
4.如权利要求3所述的分布式放大器，其中，所述电感器是铁氧体磁珠。
5.如前述权利要求中任一项所述的分布式放大器，其中，所述低通有损滤波器包括用于在所述DC电压源和所述放大器电路之间串联耦合的串联线，以及用于将所述串联线耦合至与所述DC电压源和所述放大器电路并联的电接地的并联线，所述串联线包括一个或多个电感元件，所述并联线包括一个或多个电阻元件。
6.如权利要求5所述的分布式放大器，其中，所述一个或多个电感元件包括一个或多个传输线。
7.如权利要求5或6所述的分布式放大器，其中，所述有损低通滤波器的所述并联线还包括与所述电阻元件串联耦合的一个或多个电容元件。
8.如权利要求7所述的分布式放大器，其中，所述一个或多个电容元件包括一个或多个分布式短截线和/或一个或多个二极管。
9.如前述权利要求中任一项所述的分布式放大器，还包括终端电路，用于通过所述终端电路中的电阻元件将所述放大器电路的所述输出线耦合至电接地，其中所述终端电路耦合至与所述负载相对的所述输出线的一端。
10.如权利要求9所述的分布式放大器，其中，所述终端电路通过所述偏置电路的所述有损低通滤波器耦合至所述放大器电路的所述输出线，并且所述终端电路耦合在与所述偏置电路的所述电感器并联的所述有损低通滤波器和电接地之间。
11.如权利要求9或10所述的分布式放大器，其中，所述终端电路还包括与所述电阻器串联耦合的电容元件。
12.如前述权利要求中任一项所述的分布式放大器，其中，所述放大器电路和所述有损低通滤波器形成集成电路，例如，单片微波集成电路MMIC。
13.一种用于光通信系统的发射器，所述发射器包括：
如前述权利要求中任一项所述的分布式放大器，以及
连接至所述放大器电路的所述输出线的电光调制器。
14.如权利要求13所述的发射器，包括：
耦合至所述偏置电路的输入的DC电压源，以及
耦合至所述放大器电路的所述输入线的AC电压源，
其中所述分布式放大器可操作以放大在所述AC电压源和所述电光调制器之间传播的信号。
15.如权利要求13或14所述的发射器，包括用于放大AC信号的另一放大器电路，其中所述另一放大器电路耦合在所述AC电压源和所述放大器电路的所述输入线之间。
16.一种光通信系统，包括：
如权利要求13至15中任一项所述的发射器，
用于位于远离所述发射器的位置的接收器，以及
耦合在所述发射器的输出和所述接收器的输入之间的光纤，所述光纤用于在所述发射器和所述接收器之间传送光信号，
其中所述接收器包括用于将所接收的光信号转换成电信号的另一电光调制器。
17.一种操作根据权利要求1至12中任一项所述的分布式放大器的方法，包括：
将所述输入线耦合至AC电压源，
将所述输出线耦合至负载，以及
将所述有损低通滤波器的输入耦合至DC电压源。
18.一种偏置分布式放大器的方法，所述方法包括：
通过有损低通滤波器向所述分布式放大器的输出线提供DC电压。
19.如权利要求18所述的方法，包括通过所述有损低通滤波器直接向所述输出线的RF活动节点提供所述DC电压。
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