CN115395901A - 偏置控制器、功率放大装置及射频模块 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种偏置控制器、功率放大装置及射频模块。该偏置控制器包括：功率检测模块，接收功率放大器提供的射频信号，并根据射频信号提供检测信号；以及偏置控制模块，根据检测信号生成偏置电压，并将偏置电压提供到主放大器和/或辅助放大器，其中，偏置控制模块提供的偏置电压在预定区间内随检测信号线性变化，使得功率放大器工作在线性区间。该偏置控制器设置了偏置控制模块，可以提供随检测信号变化的偏置电压，使得功率放大器在保证效率的同时兼顾输出特性曲线的线性度，有效改善了功率放大器的性能。

Description

偏置控制器、功率放大装置及射频模块

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种偏置控制器、功率放大装置及射频模块。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，无线通信技术的应用越来越广泛。功率放大器广泛应用于各种无线通信设备中，其是发射机的核心部件，也是接收机的重要部件，功率放大器的效率和线性度是衡量其品质的重要指标。

为了增强功率放大器的效率，现有技术提出了一种Doherty功率放大器。Doherty功率放大器包括主(载波)放大器和辅助(峰值)放大器，Doherty功率放大器的两个放大器工作在不同的导通状态，其中，主放大器多工作在AB类，辅助放大器多工作在C类。

在Doherty功率放大器的实际操作中，只有当输入功率达到一定的高电平时，辅助放大器才会完全打开；否则，辅助放大器将保持断电状态。对于一些操作过程，在主放大器被驱动到功率饱和状态之后，其功率增益不能再线性提升；此时，辅助放大器跟随并继续放大以维持较高功率区域的功率增益。由上述操作过程可以看出，必须满足主放大器和辅助放大器之间的无缝操作条件，才能达到Doherty功率放大器的良好质量。然而，Doherty功率放大器的效率和线性度难以被兼顾，且一旦输入射频信号发生变化，可能会进一步恶化Doherty功率放大器的输出特性。

因此，期望对现有的Doherty功率放大器进行改进，以解决上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种偏置控制器、功率放大装置及射频模块，以兼顾功率放大器的线性度和效率。

根据本发明的第一方面，提供一种偏置控制器，用于控制功率放大器，所述功率放大器包括并联在输入端和输出端之间的主放大器和辅助放大器，所述偏置控制器包括：功率检测模块，接收所述功率放大器提供的射频信号，并根据所述射频信号提供检测信号；以及偏置控制模块，根据所述检测信号生成偏置电压，并将所述偏置电压提供至所述主放大器和/或所述辅助放大器，其中，所述偏置控制模块包括并联连接的多级低频放大器，所述多级低频放大器提供的所述偏置电压在预定区间内随所述检测信号线性变化，使得所述功率放大器工作在线性区间。

可选的，通过配置所述多级低频放大器的参数配置所述偏置控制模块的传递函数，使得所述功率放大器工作在线性区间，其中，所述传递函数表征所述偏置电压随所述检测信号变化的关系，所述偏置控制模块通过设置所述低频放大器的数量、连接方式、阈值电压、增益、供电电压中的一种或多种，来控制所述传递函数。

可选的，所述偏置控制模块被配置为：通过设置其包含的所述低频放大器的数量来设置所述预定区间的个数；和/或通过设置所述低频放大器的连接方式来设置所述偏置电压与各个所述低频放大器提供的比较电压之间的关系；和/或通过设置各个所述低频放大器的所述阈值电压来设置各个所述预定区间的范围；和/或通过设置各个所述低频放大器的所述增益来设置所述偏置电压在各个所述预定区间内的斜率；通过设置各个所述低频放大器的所述供电电压来设置所述偏置电压的大小。

可选的，各级所述低频放大器比较所述检测信号与该级的阈值电压以获得比较电压，各级所述低频放大器提供的所述比较电压之和作为所述偏置电压，所述偏置控制模块的传递函数为各级所述低频放大器的输出曲线求和的结果；或各级所述低频放大器提供的所述比较电压之差作为所述偏置电压，所述偏置控制模块的传递函数为各级所述低频放大器的输出曲线求差的结果。

可选的，当各级所述低频放大器提供的所述比较电压之和作为所述偏置电压时，各级所述低频放大器的同相输出端相互连接，反相输出端相互连接，当各级所述低频放大器提供的所述比较电压之差作为所述偏置电压时，相邻两级所述低频放大器的同相输出端与反向输出端相互连接。

可选的，所述偏置控制模块包括：第一控制单元，连接至所述主放大器的偏置端，并向所述主放大器提供第一电压；以及第二控制单元，连接至所述辅助放大器的偏置端，并向所述辅助放大器提供第二电压，其中，并提供偏置电压作为所述第一电压和所述第二电压。

可选的，当所述辅助放大器包括串联的至少两级峰值放大器时，所述偏置控制模块还包括：第三控制单元，连接至第一级所述峰值放大器的偏置端，并向第一级所述峰值放大器提供作为第三电压的所述偏置电压，其中，所述第二控制单元连接至第二级所述峰值放大器的偏置端，并向第二级所述峰值放大器提供所述第二电压。

可选的，所述功率检测模块连接至所述输入端或所述输出端，以接收所述射频信号；或当所述主放大器包括串联的至少两级载波放大器时，所述功率检测模块连接在所述输入端、所述输出端或两级所述载波放大器之间，以接收所述射频信号。

根据本发明的第二方面，提供一种功率放大装置，包括：功率放大器，包括并联在输入端和输出端之间的主放大器和辅助放大器；以及如上所述的偏压控制器，连接至所述功率放大器，根据所述功率放大器提供的射频信号向所述功率放大器提供偏置电压，使得所述功率放大器工作在线性区间。

可选的，所述输入端和所述输出端之间具有并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次串联的第一相位移相器和所述辅助放大器，所述第二支路包括依次串联的所述主放大器和第二相位移相器。

可选的，所述主放大器包括串联的至少两级载波放大器，所述辅助放大器包括串联的至少两级峰值放大器，所述射频信号由所述输入端、所述输出端或两级所述载波放大器之间提供。

根据本发明的第三方面，提供一种射频模块，包括如上所述的功率放大装置。

本发明提供的偏置控制器、功率放大装置及射频模块，通过检测功率放大器的射频信号，来调整功率放大器接收的偏置电压，使得功率放大器的线性区间可以随着功率放大器的射频信号变化而动态变化，无论功率放大器的射频信号如何变化，都可以兼顾功率放大的效率和线性度，有效提高了功率放大器的性能和兼容性。

进一步的，该偏置控制器、功率放大装置及射频模块可以通过配置其包含的低频放大器的参数，来控制偏置控制模块的传递函数的形状、线性度等参数，有利于根据功率放大器需要工作的范围和性质选择更合适的传递函数。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了传统的Doherty功率放大器的示意图；

图2示出了根据本发明第一实施例的功率放大装置的示意图；

图3示出了根据本发明第二实施例的功率放大装置的示意图；

图4示出了根据本发明第三实施例的功率放大装置的示意图；

图5示出了根据本发明第一实施例的控制单元的示意图；

图6示出了根据本发明第二实施例的控制单元的示意图；

图7a-7e分别示出了根据本发明各种实施例的功率放大装置的偏置电压随检测信号变化的波形图；

图8a和8b分别示出了根据本发明实施例的功率放大装置的增益响应曲线和功率附加效率曲线。

附图标记列表

100 Doherty功率放大器

110 主放大器

120 辅助放大器

130 相位移相器

140 负载

200、300、400 功率放大装置

210、310、410 功率放大器

211、311、411 主放大器

212、312、412 辅助放大器

213、313、413 相位移相器

220、320、420 偏置控制器

221、321、421 功率检测模块

222、322、422 偏置控制模块

230、330、430 输入端

240、340、440 输出端

250、350、450 负载

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应理解，本申请实施例中的A与B连接/耦接，表示A与B可以串联连接或并联连接，或者A与B通过其他的器件，本申请实施例对此不作限定。

本申请提供的偏置控制器、功率放大装置及射频模块可以应用于各种通信系统中，例如应用于雷达设备、通信设备、导航设备、卫星地面站、电子对抗设备等。其中，通信系统例如但不限于为：全球移动通讯(global system of mobile communication,GSM)系统、码分多址(code division multiple access,CDMA)系统、宽带码分多址(wideband codedivision multiple access,WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packet radioservice,GPRS)、长期演进(long term evolution,LTE)系统、LTE频分双工(frequencydivision duplex,FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex,TDD)、通用移动通信系统(universal mobile telecommunication system,UMTS)、全球互联微波接入(worldwideinteroperability for microwave access,WiMAX)通信系统、无线局域网(wirelesslocal area network,WLAN)、第五代无线通信系统等。

功率放大器(Power Amplifier，PA)是指在给定失真率条件下，能产生大功率输出以驱动后级负载的放大器。功率放大器广泛应用于各种无线通信设备中，其是发射机的核心部件，也是接收机的重要部件，功率放大器的效率和线性度是衡量其品质的重要指标。

功率附加效率(Power-added efficiency,PAE)是衡量功率放大器的功率转换效率的指标之一，PAE＝(Pin-Pout)/Pdc*100％，其中，Pin为输入功率，Pout为输出功率，Pdc为直流消耗功率。在输入功率转换成输出功率的转换过程中，必定会耗损功率，且效率与线性度往往都是相互抵触的。

为了增强功率放大器的效率，现有技术提出了一种Doherty功率放大器。图1示出了传统的Doherty功率放大器的示意图。如图1所示，Doherty功率放大器100包括主(载波)放大器110、辅助(峰值)放大器120和两个相位移相器130，输入射频信号RFin经由一相位移相器130和辅助放大器120发送至负载140，并经由主放大器110和另一相位移相器130发送至负载140。Doherty功率放大器100的主放大器110和辅助放大器120工作在不同的导通状态，其中，主放大器110多工作在AB类，辅助放大器120多工作在C类。传统的Doherty功率放大器100中，主放大器110和辅助放大器120采用相同的功放管和匹配电路，只是偏置在不同的状态。

在Doherty功率放大器的实际操作中，只有当输入功率达到一定的高电平时，辅助放大器才会完全打开；否则，辅助放大器将保持断电状态。对于一些操作过程，在主放大器被驱动到功率饱和状态之后，其功率增益不能再线性提升；此时，辅助放大器跟随并继续放大以维持较高功率区域的功率增益。由上述操作过程可以看出，必须满足主放大器和辅助放大器之间的无缝操作条件，才能达到Doherty功率放大器的良好质量。然而，在实际操作中，Doherty功率放大器的效率和线性度仍难以被兼顾，且一旦输入射频信号发生变化，可能会进一步恶化Doherty功率放大器的输出特性。

为此，本申请提出了一种偏置控制器、功率放大装置及射频模块，以兼顾功率放大器的效率和线性度，并且可以适应各种功率的输入射频信号，有效提高了设备的兼容性。

下面将结合附图对本申请提供的滤波装置的实施例进行描述。

图2示出了根据本发明第一实施例的功率放大装置的示意图。

如图2所示，该功率放大装置200包括功率放大器210、偏置控制器220、输入端230和输出端240。

该功率放大器210也可称为Doherty功率放大器，其包括主放大器211、辅助放大器212以及两个相位移位器213。一相位移位器213和辅助212依次串联，以构成第一支路，主放大器211和另一相位移位器依次串联，以构成第二支路，第一支路和第二支路并联在输入端230和输出端240之间。

在该实施例中，主放大器211包括串联的两级载波放大器CA1和CA2，辅助放大器包括串联的两级峰值放大器PK1和PK2。在替代的实施例中，可以设置更少级或者更多级的载波放大器作为主放大器211，也可以设置更少级或者更多级的峰值放大器作为辅助放大器212。

可选的，输入端230为功率分配器(power splitter)，其接收射频输入信号RFin之后将其均匀分配至第一支路和第二支路；输出端240为功率合成器(power combiner)，其接收第一支路和第二支路提供的射频信号之后将其合成为输出射频信号RFout，并发送至负载250。输入端230和输出端240的设置便于将输入射频信号RFin在主放大器211和辅助放大器212分别发送至第一支路和第二支路进行处理后进行射频信号合成。

从理论来讲，功率放大器210的工作原理是：在低输入功率时，只有主放大器211工作，辅助放大器212停止，负载调制使得主放大器211的负载处于最佳的负载的两倍，这样主放大器211提前饱和，效率达到最大；之后，辅助放大器212开始工作，并调制主放大器211的负载不断减小，使其在电压不变时，电流增大，输出功率保持增加，由于辅助放大器212的打开，效率有一个小幅度的回落，然后再次上升；最后，主放大器211和辅助放大器212都在最佳负载下饱和，输出功率达到峰值，效率达到最大。

上述工作过程满足主放大器211和辅助放大器212之间的无缝操作条件，才能达到Doherty功率放大器的良好质量。为此，本申请设计了一种偏置控制器220，来满足功率放大器210在各种情形下的主放大器211和辅助放大器212之间的无缝操作条件。

偏置控制器220的输入端接收功率放大器210提供的射频信号，输出端向功率放大器210的主放大器211和/或辅助放大器212提供偏置电压。偏置控制器220根据功率放大器210提供的射频信号向功率放大器210提供偏置电压，偏置电压在预定区间内随射频信号线性变化，使得功率放大器210工作在线性区间，形成了对功率放大器210的反馈控制，以便于控制功率放大器210在各种情形下均可工作在线性区间，同时满足效率要求。

具体地，偏压控制器220包括功率检测模块221和偏压控制模块222。功率检测模块221连接至功率放大器210，以接收功率放大器210提供的射频信号，并根据射频信号提供检测信号；偏置控制模块222的输入端连接至功率检测模块221的输出端，以接收检测信号，偏置控制模块222根据检测信号生成偏置电压，并将偏置电压提供至功率放大器210的主放大器211和/或辅助放大器212。

在该实施例中，功率检测模块221连接在主放大器211的两级载波放大器CA1和CA2之间，以接收可表征功率放大器210目前工作的功率的射频信号。在替代的实施例中，功率检测模块221还可以连接在功率放大器210输入端230或输出端240。应理解，偏置控制器220所接收的射频信号可以是功率放大器210在各处节点提供的射频信号，只要其可以表征功率放大器目前工作的功率即可。第三控制单元，连接至第一级所述峰值放大器的偏置端，并向第一级所述峰值放大器提供第三电压。

在图2所示的实施例中，偏置控制模块222包括第一控制单元Ctrl-Ckt1、第二控制单元Ctrl-Ckt2和第三控制单元Ctrl-Ckt3，第一控制单元Ctrl-Ckt1、第二控制单元Ctrl-Ckt2和第三控制单元Ctrl-Ckt3的输入端均连接至功率检测模块210的输出端以接收检测信号。第一控制单元Ctrl-Ckt1连接至辅助放大器212中的峰值放大器PK2的偏置端，并向峰值放大器PK2提供第一电压；第二控制单元Ctrl-Ckt2连接至主放大器211中的载波放大器CA2的偏置端，并向辅助放大器212提供第二电压；第三控制单元Ctrl-Ckt3连接至辅助放大器212中的峰值放大器PK1的偏置端，并向峰值放大器PK1提供第三电压。

在本发明实施例中，偏置控制模块222中的各个控制单元分别至少包括一个低频放大器，以实现偏置电压与检测信号的线性变化关系。可选的，偏置控制模块222中的各个控制单元分别包括并联连接的多级低频放大器，通过设置各个控制单元中的各级低频放大器接收的阈值电压，来调节主放大器211和辅助放大器212的偏置电压，使得功率放大器210工作在线性区间。

作为一个示例，偏置控制模块222的传递函数用于表征偏置电压随检测信号变化的关系，偏置控制模块222可以通过设置各个控制单元的参数，来控制功率放大器210的传递函数的形状、大小、斜率等参数，从而有利于根据功率放大器需要工作的范围和性质选择更合适的传递函数。例如，偏置控制模块通过设置所述低频放大器的数量、连接方式、阈值电压、增益、供电电压、电流等参数中的一种或多种，来控制偏置控制模块的传递函数。

具体的，偏置控制模块222可被配置为：通过设置其包含的低频放大器的数量来设置预定区间的个数；和/或通过设置低频放大器的连接方式来设置偏置电压与各个低频放大器提供的比较电压之间的关系；和/或通过设置各个低频放大器的阈值电压来设置各个预定区间的范围；和/或通过设置各个低频放大器的增益来设置偏置电压在各个预定区间内的斜率；通过设置各个低频放大器的供电电压来设置偏置电压的大小。应理解，用户可根据其实际需要对传递函数进行调整，以获得合适的偏置电压，达到功率放大装置的良好性能。

图3示出了根据本发明第二实施例的功率放大装置的示意图。图3所示的功率放大装置300中，功率放大器310与图2所示的功率放大器210的结构和功能一致，在此不再赘述其相同之处。

在该实施例中，偏压控制器320包括功率检测模块321和偏压控制模块322。功率检测模块321连接至功率放大器310，以接收功率放大器310提供的射频信号，并根据射频信号提供检测信号；偏置控制模块322的输入端连接至功率检测模块321的输出端，以接收检测信号，偏置控制模块322根据检测信号生成偏置电压，并将偏置电压提供至功率放大器310的主放大器311和/或辅助放大器312。

在该实施例中，功率检测模块321连接至输入端330或输出端340，以接收可表征功率放大器310目前工作的功率的射频信号。

偏置控制模块322包括第一控制单元Ctrl-Ckt1和第二控制单元Ctrl-Ckt2，第一控制单元Ctrl-Ckt 1和第二控制单元Ctrl-Ckt2的输入端均连接至功率检测模块310的输出端以接收检测信号。第一控制单元Ctrl-Ckt1连接至辅助放大器312中的峰值放大器PK2的偏置端，并向峰值放大器PK2提供第一电压；第二控制单元Ctrl-Ckt2连接至主放大器311中的载波放大器CA2的偏置端，并向辅助放大器312提供第二电压。

图4示出了根据本发明第三实施例的功率放大装置的示意图。图4所示的功率放大装置400中，功率放大器410与图2所示的功率放大器210的结构和功能一致，在此不再赘述其相同之处。

在该实施例中，偏压控制器420包括功率检测模块421和偏压控制模块422。功率检测模块421连接至功率放大器410，以接收功率放大器410提供的射频信号，并根据射频信号提供检测信号；偏置控制模块422的输入端连接至功率检测模块421的输出端，以接收检测信号，偏置控制模块422根据检测信号生成偏置电压，并将偏置电压提供至功率放大器410的主放大器411和/或辅助放大器412。

在该实施例中，功率检测模块421连接在主放大器411的两级载波放大器CA1和CA2之间，以接收可表征功率放大器410目前工作的功率的射频信号。

偏置控制模块422包括第一控制单元Ctrl-Ckt1和第二控制单元Ctrl-Ckt2，第一控制单元Ctrl-Ckt 1和第二控制单元Ctrl-Ckt2的输入端均连接至功率检测模块410的输出端以接收检测信号。第一控制单元Ctrl-Ckt1连接至辅助放大器412中的峰值放大器PK2的偏置端，并向峰值放大器PK2提供第一电压；第二控制单元Ctrl-Ckt2连接至主放大器411中的载波放大器CA2的偏置端，并向辅助放大器412提供第二电压。

图5示出了根据本发明第一实施例的控制单元的示意图。该控制单元或包含多个该控制单元的组合可作为图2、3、4中描述的偏置控制模块222。

在该实施例中，控制单元的各级低频放大器比较检测信号与该级的阈值电压以获得比较电压，各级低频放大器提供的比较电压之和作为偏置电压，各级低频放大器的同相输出端相互连接，反相输出端相互连接。

如图5所示，以每个控制单元包含两级低频放大器为例，低频放大器LFA1和低频放大器LFA2的正向输入端均接收检测信号VPD，低频放大器LFA1的反相输入端接收阈值电压Vth1，低频放大器LFA2的反相输入端接收阈值电压Vth2。低频放大器LFA1和低频放大器LFA2的正向输出端相互连接，反相输出端也相互连接，从而该控制单元的输出电压为低频放大器LFA1和低频放大器LFA2提供的比较电压之和，即，该控制单元的传递函数为低频放大器LFA1和低频放大器LFA2的输出曲线求和的结果。

在该实施例中，Vout＝Vo⁺+Vo^-＝(Vo1⁺+Vo2⁺)+(Vo1^-+Vo2^-)＝G1*(VPD-Vth1)+G2*(VPD-Vth2)，其中，Vout为该控制模块提供的偏置电压，分别为控制模块的两个输出端的电势，Vo1⁺为低频放大器LFA1的正相输出端的电压值，Vo1^-为低频放大器LFA1的反相输出端的电压值，Vo2⁺为低频放大器LFA2的正相输出端的电压值，Vo2^-为低频放大器LFA2的反相输出端的电压值，G1为低频放大器LFA1的增益，G2为低频放大器LFA2的增益。

由上述公式可以看出，该实施例中的控制单元提供的偏置电压的传递函数的斜率受增益(G1+G2)的影响，偏置电压Vout最大值由第一供电电压Vcc控制，偏置电压Vout最小值由第二供电电压Vss控制，传递函数的平移程度由Vth1和Vth2控制。

图6示出了根据本发明第二实施例的控制单元的示意图。该控制单元或包含多个该控制单元的组合可作为图2、3、4中描述的偏置控制模块222。

在该实施例中，控制单元的各级低频放大器比较检测信号与该级的阈值电压以获得比较电压，各级低频放大器提供的比较电压之差作为偏置电压，相邻两级低频放大器的同相输出端与反向输出端相互连接。

如图6所示，以每个控制单元包含两级低频放大器为例，低频放大器LFA3和低频放大器LFA4的正向输入端均接收检测信号VPD，低频放大器LFA3的反相输入端接收阈值电压Vth3，低频放大器LFA4的反相输入端接收阈值电压Vth4。低频放大器LFA3的正向输出端连接至低频放大器LFA4的反相输出端，低频放大器LFA3的反向输出端连接至低频放大器LFA4的正相输出端，从而该控制单元的输出电压为低频放大器LFA3和低频放大器LFA4提供的比较电压之差，即，该控制单元的传递函数为低频放大器LFA3和低频放大器LFA4的输出曲线求差的结果。

此外，本申请还提供了一种射频模块，该射频模块例如应用于通信系统的发射机中，其包括射频信号发生装置和如图2-4中的任意一种功率放大装置。

上文描述了本发明实施例的偏置控制器、功率放大装置及射频模块的一些示例，然而本发明实施例不限于此，还可能存在其他方式的扩展和变形。

例如，前述的功率放大装置可以为分立器件，也可以作为一个电路模块，也可以组合成一个高效高线性的功放模块。在另一些实现方式中，前述的功率放大器可以被封装在某器件中，而偏置控制器可以作为该器件外围的负载结构。

同时，本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的结构和方法，可以使用不同的配置方法或调节方法对每个结构或该结构的合理变形来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。并且，应理解，本申请实施例中前述的图的放大器各个部件之间的连接关系为示意性举例，并不对本申请实施例造成任何限制。

基于多种示例性的配置，图7a-7e分别示出了根据本发明各种实施例的功率放大装置的偏置电压随检测信号变化的波形图。在图7a-7e中，横坐标为检测信号VPD的电压值大小，纵坐标为提供至功率放大器的偏置电压Vo的电压值大小。偏置控制模块提供的偏置电压随检测信号变化的关系可称为传递函数，应理解，图7a-7e仅描述了一些示意性的实施例中检测信号VPD和偏置电压Vo的相对关系，不应理解为对本申请实施例的限制。

在图7a-7e中，每个图中均示出了3条具有不同斜率的波形图，这些不同的斜率可以通过控制各个低频放大器的供电电压的电压值大小、阈值电压的电压值大小、增益大小、低频放大器的个数、低频放大器的连接方式等手段来实现。

具体的，请参见图7a，为了调整预定区间内传递函数的斜率，可通过调整各个低频放大器的增益来实现；请参见图7b，为了调整传递函数的最大值和最小值，可通过调整各个低频放大器的供电电压和/或电流来实现；请参见图7c，为了调整预定区间的范围，可以调整各个低频放大器的阈值电压来实现。

图7a至7c所示的各个实施例的偏置控制模块均有一个预定区间，可由至少一个低频放大器来实现，也可以由多级并联的低频放大器来实现，只需控制各个低频放大器的阈值电压一致即可。

如图7d所示，偏置控制模块的电路图可参见图5，传递函数So为两级低频放大器的输出曲线S1和S2之和。在该实施例中，在检测信号VPD的电压值同时小于两个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo为一恒定电压值；在检测信号VPD的电压值小于/等于第一个低频放大器的阈值电压、且大于/等于第二个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo的电压值随检测信号VPD的电压值线性变化，且斜率与第一个低频放大器的输出曲线斜率一致；在检测信号VPD的电压值同时大于两个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo的电压值随检测信号VPD的电压值线性变化，且斜率为第一个低频放大器的输出曲线斜率和第二个低频放大器的输出曲线斜率之和一致，从而实现了对功率放大器的动态调节；在检测信号VPD的电压值到达两级低频放大器的上限值之后，偏置电压Vo为另一恒定电压值。

如图7e所示，偏置控制模块的电路图可参见图6，传递函数So为两级低频放大器的输出曲线S1和S2之差。在该实施例中，在检测信号VPD的电压值同时小于两个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo为一恒定电压值；在检测信号VPD的电压值小于/等于第一个低频放大器的阈值电压、且大于/等于第二个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo的电压值随检测信号VPD的电压值线性变化，且斜率与第一个低频放大器的输出曲线斜率一致；在检测信号VPD的电压值同时大于两个低频放大器的阈值电压的范围内，偏置电压Vo的电压值随检测信号VPD的电压值线性变化，且斜率为第一个低频放大器的输出曲线斜率和第二个低频放大器的输出曲线斜率之和一致，从而实现了对功率放大器的动态调节；在检测信号VPD的电压值到达两级低频放大器的上限值之后，偏置电压Vo为另一恒定电压值。

图8a和8b分别示出了根据本发明实施例的功率放大装置的增益响应曲线和功率附加效率曲线。

如图8a所示，横坐标表示测量射频功率Pdel与1mW的比值，纵坐标表示增益响应效率，本发明实施例的功率放大装置在射频功率35dBm以下具有良好的增益，dBm表示测量射频功率与1mW的比值，即相对于1mW的测量功率；如图8b所示，横坐标表示测量射频功率Pdel与1mW的比值，纵坐标表示功率附加效率，本发明实施例的功率放大装置的功率附加效率随射频功率的增长良好递增。

综上所述，本发明实施例提出了一种面向功率放大装置的偏置控制器，以及包含该偏置控制器和该功率放大装置的射频模块。其中，本发明实施例提供的偏置控制器通过检测功率放大器的射频信号，来调整功率放大器接收的偏置电压，使得功率放大器的线性区间可以随着功率放大器的射频信号变化而动态变化，无论功率放大器的射频信号如何变化，都可以兼顾功率放大的效率和线性度，有效提高了功率放大器的性能和兼容性。

进一步的，该偏置控制器、功率放大装置及射频模块可以通过设置低频放大器的数量，来控制偏置控制模块的传递函数的形状，有利于根据功率放大器需要工作的范围和性质选择更合适的传递函数。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种偏置控制器，用于控制功率放大器，所述功率放大器包括并联在输入端和输出端之间的主放大器和辅助放大器，所述偏置控制器包括：

功率检测模块，接收所述功率放大器提供的射频信号，并根据所述射频信号提供检测信号；以及

偏置控制模块，根据所述检测信号生成偏置电压，并将所述偏置电压提供至所述主放大器和/或所述辅助放大器，

其中，所述偏置控制模块提供的所述偏置电压在预定区间内随所述检测信号线性变化，使得所述功率放大器工作在线性区间。

2.根据权利要求1所述的偏压控制器，其中，所述偏置控制模块包括并联连接的多级低频放大器，所述多级低频放大器通过配置所述多级低频放大器的参数配置所述偏置控制模块的传递函数，使得所述功率放大器工作在线性区间，

其中，所述传递函数表征所述偏置电压随所述检测信号变化的关系，所述偏置控制模块通过设置所述低频放大器的数量、连接方式、阈值电压、增益、供电电压中的一种或多种，来控制所述传递函数。

3.根据权利要求2所述的偏压控制器，其中，所述偏置控制模块被配置为：

通过设置其包含的所述低频放大器的数量来设置所述预定区间的个数；和/或

通过设置所述低频放大器的连接方式来设置所述偏置电压与各个所述低频放大器提供的比较电压之间的关系；和/或

通过设置各个所述低频放大器的所述阈值电压来设置各个所述预定区间的范围；和/或

通过设置各个所述低频放大器的所述增益来设置所述偏置电压在各个所述预定区间内的斜率；

通过设置各个所述低频放大器的所述供电电压来设置所述偏置电压的大小。

4.根据权利要求2或3所述的偏压控制器，其中，各级所述低频放大器比较所述检测信号与该级的阈值电压以获得比较电压，

各级所述低频放大器提供的所述比较电压之和作为所述偏置电压，所述偏置控制模块的传递函数为各级所述低频放大器的输出曲线求和的结果；或

各级所述低频放大器提供的所述比较电压之差作为所述偏置电压，所述偏置控制模块的传递函数为各级所述低频放大器的输出曲线求差的结果。

5.根据权利要求4所述的偏压控制器，其中，当各级所述低频放大器提供的所述比较电压之和作为所述偏置电压时，各级所述低频放大器的同相输出端相互连接，反相输出端相互连接，

当各级所述低频放大器提供的所述比较电压之差作为所述偏置电压时，相邻两级所述低频放大器的同相输出端与反向输出端相互连接。

6.根据权利要求1所述的偏压控制器，其中，所述偏置控制模块包括：

第一控制单元，连接至所述主放大器的偏置端，并向所述主放大器提供第一电压；以及

第二控制单元，连接至所述辅助放大器的偏置端，并向所述辅助放大器提供第二电压，

其中，所述第一控制单元和所述第二控制单元均连接至所述功率检测模块以接收所述检测信号，并提供偏置电压作为所述第一电压和所述第二电压。

7.根据权利要求6所述的偏压控制器，其中，当所述辅助放大器包括串联的至少两级峰值放大器时，所述偏置控制模块还包括：

第三控制单元，连接至第一级所述峰值放大器的偏置端，并向第一级所述峰值放大器提供作为第三电压的所述偏置电压，

其中，所述第二控制单元连接至第二级所述峰值放大器的偏置端，并向第二级所述峰值放大器提供所述第二电压。

8.根据权利要求7所述的偏压控制器，其中，所述功率检测模块连接至所述输入端或所述输出端，以接收所述射频信号；或

当所述主放大器包括串联的至少两级载波放大器时，所述功率检测模块连接在所述输入端、所述输出端或两级所述载波放大器之间，以接收所述射频信号。

9.一种功率放大装置，包括：

功率放大器，包括并联在输入端和输出端之间的主放大器和辅助放大器；以及

如权利要求1至8任一项所述的偏压控制器，连接至所述功率放大器，根据所述功率放大器提供的射频信号向所述功率放大器提供偏置电压，使得所述功率放大器工作在线性区间。

10.一种射频模块，包括如权利要求9所述的功率放大装置。

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