CN116508259A - 射频（rf）放大器偏置电路 - Google Patents

射频（rf）放大器偏置电路 Download PDF

Info

Publication number
CN116508259A
CN116508259A CN202180056545.2A CN202180056545A CN116508259A CN 116508259 A CN116508259 A CN 116508259A CN 202180056545 A CN202180056545 A CN 202180056545A CN 116508259 A CN116508259 A CN 116508259A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transistor
coupled
bias
base
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180056545.2A
Other languages
English (en)
Inventor
柳智善
Y·K·G·候
G·傅
王新伟
张向东
C·杜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN116508259A publication Critical patent/CN116508259A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • H03F1/0266—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A by using a signal derived from the input signal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/171—A filter circuit coupled to the output of an amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/294—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a low noise amplifier [LNA]
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一种放大器电路，包括：放大器，被配置为从输入节点接收射频(RF)输入信号；偏置电路，包括参考晶体管和偏置晶体管，该参考晶体管耦合在参考电流源和地之间，该偏置晶体管耦合到参考晶体管并且被配置为生成主偏置电流以对放大器进行偏置的偏置晶体管；耦合到输入节点的输入功率感测电路；以及耦合到输入功率感测电路和偏置晶体管的附加晶体管，该附加晶体管被配置为生成附加偏置电流以对放大器进行偏置，该附加偏置电流对RF输入信号的功率电平进行响应。

Description

射频(RF)放大器偏置电路
技术领域
本公开一般涉及电子设备，并且更具体地涉及用于功率放大器的偏置电路。
背景技术
在射频(RF)收发器中，通信信号通常由发射部分放大和发射。发射部分可以包括放大和发射通信信号的一个或多个电路。一个或多个放大器电路可以包括具有一个或多个级的一个或多个放大器路径，该一个或多个级可以包括一个或多个驱动器级、一个或多个功率放大器级和一个或多个阻抗匹配电路。一个或多个驱动器级和一个或多个功率放大器级可以使用一个或多个偏置电路而被偏置以用于期望操作。通常可以要求一个或多个放大器电路在宽带宽上提供不同级别的功率放大，同时尝试为各种不同的发射信号提供效率和线性度。通常，提供线性功率输出是以牺牲效率为代价的，而高效率的功率输出是以牺牲线性度为代价的。
发明内容
在所附权利要求范围内的系统、方法和设备的各种实现各自具有若干方面，其中没有任何一个方面单独负责本文所描述的期望属性。在不限制所附权利要求的范围的情况下，本文描述了一些显著特征。
在本说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节在附图和下面的描述中进行阐述。其他特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。注意，以下附图的相对维度可能未按比例绘制。
本公开的一个方面提供了一种放大器电路，具有：放大器，被配置为从输入节点接收射频(RF)输入信号；偏置电路，包括参考晶体管和偏置晶体管，该参考晶体管耦合在参考电流源和地之间，该偏置晶体管耦合到参考晶体管并且被配置为生成主偏置电流以对放大器进行偏置；耦合到输入节点的输入功率感测电路；以及耦合到输入功率感测电路和偏置晶体管的附加晶体管，该附加晶体管被配置为生成附加偏置电流以对放大器进行偏置，该附加偏置电流对RF输入信号的功率电平进行响应。
本公开的另一方面提供了一种用于通信的方法，包括：向放大器提供主偏置信号，确定射频(RF)输入信号的强度，基于RF输入信号的强度来生成补充偏置信号；以及使用主偏置信号和补充偏置信号来对放大器进行偏置。
本公开的另一方面提供了一种设备，包括：用于放大的部件、用于向用于放大的部件提供主偏置信号的部件、用于确定射频(RF)输入信号的强度的部件、用于基于RF输入信号的强度来生成补充偏置信号的部件、以及用于使用主偏置信号和补充偏置信号来对用于放大的部件进行偏置的部件。
本公开的另一方面提供了一种电路，包括：包括第一晶体管的放大器，第一晶体管的集电极耦合到放大器的输出、第一晶体管的发射极耦合到地并且第一晶体管的基极耦合到射频输入信号源；包括第二晶体管的偏置电路，该第二晶体管的集电极耦合到第一电压源并且第二晶体管的发射极耦合到第一晶体管的基极；以及第三晶体管，该第三晶体管的集电极耦合到第一电压源，该第三晶体管的发射极耦合到第一晶体管的基极，并且该第三晶体管的基极耦合到射频输入信号的源。
附图说明
在附图中，除非另有指示，否则贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同的部分。对于具有诸如“102a”或“102b”之类的字母字符名称的附图标记，字母字符名称可以区分同一图中出现的两个相似部分或元件。当希望附图标记涵盖所有附图中具有相同附图标记的所有部分时，可以省略附图标记的字母字符名称。
图1是示出了与无线通信系统进行通信的无线设备的图。
图2是示出了可以在其中实现本公开的示例性技术的无线设备的框图。
图3是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示意图。
图4是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图5是示出了图4的放大器电路的操作效果的示例的曲线图。
图6是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图7是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图8是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图9是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图10是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图11是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图12是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图13是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图14是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的示意图。
图15是描述根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的操作的流程图。
图16是根据本公开的示例性实施例的用于放大器电路的装置的功能框图。
具体实现
在本文中词语“示例性”被用来意指“用作示例、实例或图示”。在本文中被描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为优于或好于其他方面。
本公开的示例性实施例涉及用于射频(RF)放大器(例如驱动放大器或功率放大器)的偏置电路。偏置电路可以以各种不同的配置来进行配置，以向驱动放大器或功率放大器提供偏置信号。在示例性实施例中，偏置电路可以被配置为调整驱动放大器或功率放大器偏置点，以增加(或最大化)放大器的增益、功率和线性度中的一个或多个。在示例性实施例中，偏置电路可以被配置为至少部分地基于要被放大的RF信号的强度来调整驱动放大器或功率放大器偏置点。
随着便携式通信系统的演变，市场继续要求更高的频谱效率(即，在给定带宽上发射的信息速率)。高频谱效率要求来自放大器、特别是来自功率放大器的大PAPR(峰均功率比)上的线性输出功率。最新的4G和5G通信标准将一些移动设备定义为高功率用户设备(HPUE)，其可以被配置为利用改进的蜂窝网络覆盖范围和可靠性，并使用更高的发射功率来提供更高的数据速率和更高的整体容量。此外，对移动设备能够以紧凑的形状因素支持全球漫游的日益增长的需求要求移动设备具有复杂的射频(RF)前端架构，这常常带来更高的插入损耗，从而进一步增加移动设备中的功率放大器所需的输出功率。在一个示例中，可以通过降低功率放大器(PA)的负载阻抗来增加输出功率Pout。例如，对于在平均功率跟踪(APT)模式下操作的功率放大器，升压稳压器提供高达约5.5V的电压，并且在集电极平面上的目标功率输出(Pout)>36dBm，负载阻抗将<2欧姆。然而，由于输出匹配损耗的增加，可能会降低这种低负载阻抗在促进这种高功率输出方面的有效性。此外，对于使用双极结型晶体管(BJT)技术实现的功率放大器，功率输出(Pout)通常受限于可用的基极电压/电流，其中通常采用某种类型的基极反馈来确保BJT器件的热稳定性。现有技术可以通过被设计来将基极反馈的影响最小化的解决方案来克服这个问题，从而在不牺牲BJT器件热性能的情况下实现高Pout。
在典型的BJT功率晶体管中，随着待放大信号的RF输入功率增加，在功率晶体管基极处的整流电压(基极-发射极结电压，VBE)降低。这种偏置操作行为可能导致增益降低、饱和输出功率(Psat)降低和AM/AM(幅度调制到幅度调制)失真中的一个或多个。因此，需要动态地控制或维持并且在一些应用中增加或降低被用作放大器的BJT晶体管器件的基极电压。
图1是示出了与无线通信系统120进行通信的无线设备110的图。无线通信系统120可以是长期演进(LTE)系统、码分多址(CDMA)系统、全球移动通信系统(GSM)系统、无线局域网(WLAN)系统、5G系统或其他一些无线系统。CDMA系统可以实现宽带CDMA(WCDMA)、CDMA1X、演进数据优化(EVDO)、时分同步CDMA(TD-SCDMA)或某些其他版本的CDMA。为了简单起见，图1示出了包括两个基站130和132以及一个系统控制器140的无线通信系统120。一般来说，无线通信系统可以包括任何数量的基站和任何网络实体集合。
无线设备110也可以被称为用户设备(UE)、移动站、终端、接入终端、订户单元、站等。无线设备110可以是蜂窝电话、智能电话、平板电脑、无线调制解调器、个人数字助理(PDA)、手持设备、笔记本计算机、智能本、上网本、平板电脑、无绳电话、医疗设备、无人机、车辆、可穿戴设备、被配置为(例如通过物联网)连接到一个或多个其他设备的设备、无线本地环路(WLL)站、蓝牙设备等。无线设备110可以与无线通信系统120通信。无线设备110还可以接收来自广播站(例如，广播站134)的信号、来自一个或多个全球导航卫星系统(GNSS)中的卫星(例如，卫星150)的信号等。无线设备110可以支持用于无线通信的一个或多个无线电技术，诸如LTE、WCDMA、CDMA 1X、EVDO、TD-SCDMA、GSM、802.11、5G等。
无线设备110可以支持载波聚合，例如在一个或多个LTE或5G标准中所描述的。在一些实施例中，单个数据流使用载波聚合在多个载波上发射，例如与分开的载波被用于各个数据流相反。无线设备110可以能够在广泛的频率范围内在各种通信频带中操作，各种通信频带包括例如由LTE、WiFi、5G或其他通信频带使用的那些通信频带。
一般来说，载波聚合(CA)可以被分类为两种类型——带内CA和带间CA。带内CA指的是在同一频带内的多个载波上的操作。带间CA指的是在不同频带中的多个载波上的操作。
图2是示出了在其中可以实现本公开的示例性技术的无线设备200的框图。无线设备200例如可以是图1中所图示的无线设备110的实施例。
图2示出了收发器220的示例。一般来说，发射机230和接收机250中的信号的调节可以由放大器、滤波器、上变频器、下变频器等的一级或多级来执行。这些电路块可以被布置成不同于图2中所示的配置。此外，图2中未示出的其他电路块也可以被用于调节发射机230和接收机250中的信号。除非另外指出，否则图2中的任何信号或附图中的任何其他图可以是单端或差分的。图2中的一些电路块也可以被省略。
在图2中所示的示例中，无线设备200通常包括收发器220和数据处理器210。数据处理器210可以包括存储器(未示出)以存储数据和程序代码，并且通常可以包括模拟和/或数字处理元件。收发器220包括支持双向通信的发射机230和接收机250。一般来说，无线设备200可以包括用于任意数量的通信系统和频带的任意数量的发射机和/或接收机。收发器220的全部或一部分可以在一个或多个模拟集成电路(IC)、射频集成电路(RFIC)、混合信号集成电路等上实现。
可以用超外差架构或直接变频架构来实现发射机或接收机。在超外差架构中，信号在多级中(例如，针对接收机，在一级中从RF到中频(IF)，然后在另一级中从IF到基带)在射频(RF)和基带之间进行变频。在直接变频架构中，信号在一级中在RF和基带之间进行变频。超外差和直接变频架构可能使用不同的电路块和/或具有不同的要求。在图2中所示的示例中，发射机230和接收机250利用直接变频架构来实现。
在发射路径中，数据处理器210处理要被发射的数据并向发射机230提供同相(I)和正交(Q)模拟输出信号。在示例性实施例中，数据处理器210包括数字模拟转换器(DAC)214a和214b，以用于将由数据处理器210所生成的数字信号转换成I和Q模拟输出信号，例如I和Q输出电流，以用于进一步处理。在其他实施例中，DAC 214a和214b被包括在收发器220中并且数据处理器210以数字方式向收发器220提供数据(例如，用于I和Q)。
在发射机230内，低通滤波器232a和232b分别对I和Q模拟发射信号进行滤波，以去除由先前的数模转换所引起的不期望的镜像。放大器(Amp)234a和234b分别放大来自低通滤波器232a和232b的信号，并提供I和Q基带信号。上变频器240利用来自TX LO信号发生器290的I和Q发射(TX)本地振荡器(LO)信号对I和Q基带信号进行上变频，并提供上变频信号。滤波器242对上变频信号进行滤波以去除由频率上变频所引起的不期望的镜像以及在接收频带中的噪声。功率放大器(PA)244放大来自滤波器242的信号以获得期望的输出功率电平并提供发射RF信号。发射RF信号通过双工器或开关246被路由并且经由天线248被发射。虽然本文所讨论的示例利用I和Q信号，但是本领域技术人员将理解收发器的元件可以被配置为利用极化调制。
在示例性实施例中，无线设备200可以包括偏置电路245。偏置电路245被示为在发射机230中并且仅出于示例目的向功率放大器244提供偏置信号。然而，偏置电路245的实例也可以被配置为向其他放大器提供偏置信号，诸如放大器234a和234b，或者无线设备200中的其他放大器。在示例性实施例中，偏置电路245可以包括元件，其可以被配置为例如从功率放大器244的输入或滤波器242的输出接收RF输入信号的一部分，并且产生控制信号，该控制信号被用于至少部分地基于RF输入信号的信号强度来至少部分地控制功率放大器244输出，或放大器234a和/或放大器234b的输出。此外，偏置电路245的一些或所有组件可以位于别处，诸如发射机230内、功率放大器244内、数据处理器210内的别处，或者无线设备200中的别处。在一些实施例中，偏置电路245可以被实现在包括微控制器的芯片中；芯片可以被安装在PCB上，在PCB上安装有其他发射机230元件或RF前端元件(例如，双工器或开关246、滤波器242或254，或其他未图示的元件)，并且微控制器可以被用于调整功率放大器244、放大器234a、放大器234b和/或一个或多个其他前端元件。在一些实施例中，偏置电路245被实现在与功率放大器244相同的IC上和/或相同的模块内。
在接收路径中，天线248接收通信信号并提供接收到的RF信号，该RF信号通过双工器或开关246被路由并被提供给低噪声放大器(LNA)252。双工器246被设计成以特定的RX到TX双工器频率分离来操作，以使得RX信号与TX信号隔离。接收到的RF信号由LNA252放大并由滤波器254滤波以获得期望的RF输入信号。在一些实施例中，LNA 252、功率放大器244、偏置电路245和一个或多个滤波器(例如，滤波器242和/或254)和/或开关可以一起被实现在单个模块中。在其他实施例中，这些元件中的一个或多个可以与其中实现另一个元件的模块或IC分开实现。
下变频混频器261a和261b将滤波器254的输出与来自RX LO信号发生器280的I和Q接收(RX)LO信号(即，LO_I和LO_Q)混频，以生成I和Q基带信号。I和Q基带信号由放大器262a和262b放大并进一步由低通滤波器264a和264b滤波以获得I和Q模拟输入信号，其被提供给数据处理器210。在所示的示例性实施例中，数据处理器210包括模数转换器(ADC)216a和216b，用于将模拟输入信号转换为数字信号以供数据处理器210进一步处理。在一些实施例中，ADC 216a和216b被包括在收发器220中并且以数字方式向数据处理器210提供数据。
在图2中，TX LO信号发生器290生成被用于上变频的I和Q TX LO信号，而RX LO信号发生器280生成被用于下变频的I和Q RX LO信号。每个LO信号都是具有特定基频的周期性信号。锁相环(PLL)292从数据处理器210接收定时信息并生成用于调整来自LO信号发生器290的TX LO信号的频率和/或相位的控制信号。类似地，PLL 282从数据处理器210接收定时信息并生成用于调整来自LO信号发生器280的RX LO信号的频率和/或相位的控制信号。
无线设备200可以支持CA并且可以(i)接收由一个或多个小区在不同频率的多个下行链路载波上发射的多个下行链路信号和/或(ii)在多个上行链路载波上向一个或多个小区发射多个上行链路信号。然而，本领域技术人员将理解，本文所描述的各方面可以被实现在不支持载波聚合的系统、设备和/或架构中。
收发器220的某些元件在图2中在功能上被图示出，并且在本文中所图示的配置可以表示也可以不表示某些实现中的物理设备配置。例如，如上所述，收发器220可以被实现在各种集成电路(IC)、RF IC(RFIC)、混合信号IC等中。在一些实施例中，收发器220在诸如具有各种模块的印刷电路板(PCB)之类的基板或板上实现。例如，功率放大器244、滤波器242和双工器246可以被实现在单独的模块中或作为分立组件来实现，而收发器220中所图示的其余元件可以被实现在单个收发器芯片中。
功率放大器244可以包括一个或多个级，包括例如驱动器级、功率放大器级或其他组件，其可以被配置为在一个或多个频率上、在一个或多个频带中并且在一个或多个功率电平上放大通信信号。取决于各种因素，功率放大器244可以被配置为使用一个或多个驱动级、一个或多个功率放大器级、一个或多个阻抗匹配网络来进行操作，并且可以被配置为提供良好的线性度、良好的效率或良好的线性度和良好的效率的组合。作为上述各级的替代或补充，其他输出级可以被实现在功率放大器244中。
在本公开的示例性实施例中，放大器偏置电路可以对RF输入信号的功率电平进行响应并且可以与放大器234a和234b合并或合并到放大器234a和234b中，和/或可以与功率放大器244合并或合并到功率放大器244中，以提供RF功率放大。然而，本领域的技术人员将认识到，本文所描述的放大器偏置电路的各方面可以被实现在不同于图2中所图示的架构的发射架构中并且可以被实现在其中需要RF功率放大的其他设备中。
通常希望功率放大器电路在期望的带宽(其可以是宽带宽)上提供线性功率放大，支持高数据速率发射，在期望的功率输出范围和带宽上提供高效率，并且支持多个功率模式。
图3是图示了根据本公开的示例性实施例的放大器电路300的示意图。放大器电路300例如可以是图2中所图示的功率放大器244和/或偏置电路245的实施例或者可以被包括在图2中所图示的功率放大器244和/或偏置电路245的些实现方式内，可以被包括在图2中所图示的放大器234a和/或234b的某些实现方式内，或者可以被包括在诸如可以被包括在图2的发射机230中的驱动器放大器(未示出)的另一放大器内或与另一放大器相关联。
在示例性实施例中，放大器电路300包括主偏置电路310、动态偏置调整电路320和放大器330。在示例性实施例中，动态偏置调整电路320包括功率感测电路304和动态偏置电流发生器308。虽然没有明确图示，但是将理解，主偏置电路310也可以被配置为动态的和/或可调节的(例如，除了动态偏置调节电路320之外或独立于动态偏置调节电路320)。
可以通过射频(RF)输入端子302将RF输入信号(RF_in)提供给功率感测电路304。功率感测电路304检测并确定与连接302上的RF输入信号相关联的功率电平，并通过连接306向动态偏置电流发生器308提供表示与RF输入信号相关联的功率电平的信号。例如，功率感测电路304可以检测连接302上的RF输入信号的电压电平并提供表示连接306上检测到的电压电平的信号。
主偏置电路310通过连接318而被耦合到动态偏置电流发生器308。主偏置电路310通过连接312向放大器330提供初始偏置信号。放大器330至少部分地基于连接312上的偏置信号来放大连接302上的RF输入信号，并通过连接316提供RF输出信号。在示例性实施例中，动态偏置调整电路320可以将附加偏置信号或补充偏置信号提供到主偏置电路310，或者可选地(以虚线示出)通过连接318提供到主偏置电路310的输出312，并且主偏置电路310可以通过连接312向放大器330提供初始偏置信号和附加偏置信号或补充偏置信号。
图4是图示了放大器电路400的示例性实施例的示意图。图4的放大器电路400是图3的放大器电路300的示例实现。与图3中的对应元件类似的图4中的元件将使用命名法4XX来标记，其中图4中被标记为4XX的元件与图3中被标记为3XX的元件类似。例如，图4中的动态偏置调整电路420类似于图3中的动态偏置调整电路320，并且是图3中的动态偏置调整电路320的示例性实施例。
在示例性实施例中，放大器电路400包括主偏置电路410、动态偏置调整电路420和放大器430。主偏置电路410和动态偏置调整电路420一起包括偏置电路419。示例放大器电路400在图4中被图示为是使用BJT技术制造的。
在示例性实施例中，主偏置电路410包括电流源452和由晶体管456和466形成的电流镜。主偏置电路410还可以包括晶体管458，其可以作为二极管而被连接。电流源452通过连接454而被耦合到电池电压Vbatt 451。在示例性实施例中，电压Vbatt可以是由电池或其他电源提供的未调节电压，或者在其他示例性实施例中可以是调节电压。电流源452还在节点455处被耦合到晶体管456的集电极。在所图示的实施例中，晶体管456的发射极在节点457处被耦合到晶体管458的集电极。晶体管458的发射极耦合到系统地。节点457在节点471处耦合到晶体管458的基极。在节点455处的晶体管456的集电极耦合到在节点461处的晶体管456的基极，其也耦合到晶体管466的基极。晶体管466的基极因此在节点461处耦合到晶体管456的基极。在节点461处的信号对晶体管466进行偏置。电流源452可以被称为参考电流源并且晶体管456和458可以被称为参考晶体管。晶体管466可以被称为偏置晶体管。
通过电阻器462，晶体管466的集电极经由节点464而被耦合到电池电压Vbatt451。晶体管466的发射极经由节点468而被耦合到电阻器469。在示例性实施例中，电阻器469也可以被称为“偏置”或“镇流”电阻器RB。电阻器469还耦合到节点417，该节点417在连接412上耦合到晶体管482的基极。节点417和连接412处的信号对晶体管482的基极进行偏置。在一些实施例中，主偏置电路410(或310)被配置为缓冲器，例如射极跟随器。本领域的技术人员将了解，图4中所图示的主偏置电路410的配置是示例，并且可以实现偏置电路410和310的其他配置。在一些备选配置中，附加晶体管(例如，其可以作为二极管而被连接)可以选择性地耦合到电流源452以基于电池电压451改变或限制由主偏置电路410(或310)提供给晶体管482的偏置。也可以实现主偏置电路410(或310)的其它配置。
动态偏置调整电路420包括功率感测电路404。在示例性实施例中，功率感测电路404可以被实现为任何RF耦合路径并且可以被配置为通过节点403接收RF输入信号，节点403被耦合到RF输入节点402。在示例性实施例中，功率感测电路404可以被实现为RF耦合路径，其可以包括直接短路电连接、电容、电感、或电阻中的一个或多个，或者电容、电感和电阻中的一个或多个的组合。
在示例性实施例中，动态偏置调整电路420包括使用晶体管477实现的动态偏置电流发生器408。晶体管477的基极可以在节点476处通过电阻器474而被耦合到电压VA 472。节点472处的电压VA可以是由晶体管477的期望操作特性所确定的任意电压。在示例性实施例中，VA的值与晶体管477被设计来产生的电流量相关。晶体管477的基极也可以经由节点476通过连接406而被耦合到功率感测电路404。在示例性实施例中，晶体管477可以被耦合到晶体管466。例如，晶体管477的集电极可以被耦合到节点478，并且可以通过连接418a在节点464处被耦合到晶体管466的集电极。在示例性实施例中，晶体管477的发射极可以被耦合到节点479，并且可以通过连接418b在节点468处被耦合到晶体管466的发射极。
在示例性实施例中，放大器430包括晶体管482。晶体管482的基极可以被耦合到连接412。晶体管482的集电极在节点486处可以通过电感器487而被耦合到电池电压Vbatt，451。晶体管482的集电极也可以通过电容器488而被耦合到RF输出节点416。电容器492可以经由连接494而被耦合在连接402上的RF输入和连接412上的晶体管482的基极之间。在示例性实施例中，电容器492也可以被称为“偏置”或“镇流”电容器CB。本领域的技术人员将了解，可以实现放大器430(或330)的其他配置。例如，放大器430(或330)中的、或耦合到放大器430(或330)的电抗中的一个或多个可以被省略。
在示例性实施例中，放大器电路400可以被配置为根据连接402上的RF输入信号的强度来控制提供给连接412上的晶体管482的基极的偏置电流的瞬时变化，它随信号包络而变化。在示例性实施例中，功率感测电路404可以被用于检测和确定在连接402处的RF输入信号的瞬时强度。功率感测电路404的输出通过连接406而被提供到节点476，该节点476被耦合到晶体管477的基极。晶体管477然后至少部分地基于在其节点476处的基极处检测到的瞬时RF输入信号强度，来生成从其在节点478处的集电极到其在节点479处的发射极的电流，并且将该电流作为附加偏置电流或补充偏置电流通过电阻器469而供应到节点468，并且供应到节点417，节点417可以通过连接412连接到晶体管482的基极。提供给节点417的这个附加偏置电流至少部分地基于节点403处的RF信号的瞬时强度来调整放大器420中的晶体管482的操作点(偏置点)，并允许晶体管482提供更高的增益或更少的AM/AM失真中的一个或多个，并且还可以允许晶体管482提供更高的输出功率(Psat)，从而导致放大器430获得了比如果没有实现对RF输入信号的信号强度进行响应的动态偏置电流发生器408时更高的最大线性输出功率POUT。
在示例性实施例中，表示在节点476处提供给晶体管477的基极的检测到的RF输入信号的电压将由晶体管477的基极-发射极结来进行整流，使得晶体管477在节点479处的发射极处生成根据节点403处的RF输入信号的包络而变化的电流。随着节点403处的输入信号RFIN的电压电平增加，节点476处的电压增加，并且由晶体管477进行整流的电流也增加，因此经由节点417和连接412向晶体管482的基极提供附加偏置电流。由晶体管477添加到连接412的电流可以允许晶体管482供应附加的基极-发射极电流(IBE)以便补偿电阻器469两端的电压降，以及随着输入信号(RF in)的强度(电压)增加而在晶体管482中发生的由此产生的基极-发射极电压降(VBE)。因此，当连接402上的RF输入信号的电平增加时，由晶体管477提供的附加偏置电流或补充偏置电流可以允许晶体管482提供附加功率。
图5是示出了图4的放大器电路400的操作效果的示例的曲线图500。水平轴502示出了图4的晶体管482的基极-发射极电压(VBE)并且竖直轴504示出了图4中的晶体管482的基极-发射极电流(IBE)。
轨迹506示出了当RF输入信号的输入功率在不包括图4的功率感测电路404和动态偏置电流发生器408的放大器电路中变化时的晶体管482(图4)的基极-发射极电流(IBE)和基极-发射极电压(VBE)之间的关系。随着RF输入信号的功率电平增加，晶体管482的基极-发射极电压(VBE)减小并且晶体管482的基极-发射极电流(IBE)增加。
轨迹512示出了当RF输入信号的输入功率在图4的放大器电路400的实施例中变化时的晶体管482(图4)的基极-发射极电流(IBE)和基极-发射极电压(VBE)之间的关系，该放大器电路400包括图4的功率感测电路404和动态偏置电流发生器408。
如图所示，在比较迹线512与迹线506时，随着RF输入信号的输入功率增加，存在经由动态偏置调整电路420(图4)可用于增加放大器430(图4)中的晶体管482的偏置点的附加基极-发射极电流(IBE)，导致对于给定的基极-发射极电流，在放大器430中的晶体管482的基极-发射极结处产生更高的基极-发射极电压VBE。
随着RF输入信号的输入功率增加，由动态偏置调整电路420提供给晶体管482的附加偏置电流允许晶体管482通过在高基极-发射极电流(IBE)操作下维持晶体管482的基极-发射极电压(VBE)来提供更高的饱和功率输出(Psat)，而不改变呈现给晶体管482的负载阻抗。
在示例性实施例中，由动态偏置调整电路420提供给晶体管482的附加偏置电流改进了晶体管482的线性性能。
在示例性实施例中，由动态偏置调整电路420提供给晶体管482的附加偏置电流可以补偿电阻器469两端的上述电压降，从而允许电阻器469的值保持相对高，这可以促进热稳定性。
在示例性实施例中，动态偏置调整电路420(图4)是独立的和/或可以作为放大器430而被集成到相同的功率放大器裸片(例如，砷化镓(GaAs)或氮化镓(GaN))上。
在示例性实施例中，动态偏置调整电路420(图4)是可缩放的，其中缩放晶体管477和/或VA的尺寸和耦合因子可以调整晶体管477的操作区域。
在示例性实施例中，动态偏置调整电路420(图4)可以支持大带宽操作。
图6是图示了放大器电路600的示例性实施例的示意图。图6的放大器电路600是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图6中的元件将使用命名法6XX来标记，其中图6中被标记为6XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图6中的动态偏置调整电路620类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图6中，功率感测电路604使用被配置为接收连接602上的RF输入信号的电容605来实现。电容605耦合到晶体管677的基极处的节点676并且耦合到节点603处的RF输入信号。在示例性实施例中，电阻器674可以通过连接673而被耦合到节点671处的晶体管658的基极。
在晶体管677的基极处的节点676处的偏置电压是确定将由晶体管677生成的DC电流量的一个因素。例如，当节点603处的RF输入信号增加时，随着节点676处的电压增加，晶体管677在其在节点679处的发射极处生成成比例地更多的DC电流。如果节点676处的电压降低，则晶体管677在其在节点679处的发射极处生成成比例地更少的DC电流。由晶体管677生成的最佳DC电流取决于许多因素，包括晶体管677的尺寸、电路600中的其他晶体管的尺寸、特定实现方式等。在图6中所示的示例中，节点676处的电压(晶体管677的DC偏置电压)与晶体管658的基极-发射极结正向偏置电压相同。
在图4的实现方式中，其中电阻器474耦合到电压VA，生成任意电压VA有时具有挑战性，因为它可能使用专用电压源或电路。然而，图6的电路使用现有的节点671为晶体管677提供DC偏置电压，从而消除了对生成电压VA的需要，因此简化了放大器电路600。此外，这也减少了由电路600的组件所占用的面积量。
图7是图示了放大器电路700的示例性实施例的示意图。图7的放大器电路700是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图7中的元件将使用命名法7XX来标记，其中图7中被标记为7XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图7中的动态偏置调整电路720类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图7中，功率感测电路304(图3)和404(图4)使用直接短路连接来实现，其中节点776处的晶体管777的基极通过连接706而被直接耦合到连接702上的RF输入。电感器707也被耦合在节点703和系统地之间。
在示例性放大器电路700中，节点776处的晶体管777的基极通过节点703处的电感器707使用接地参考(例如，零伏)来进行偏置，从而消除了电容器605(图6)和电阻器674(图6)。使用节点703处的零伏接地参考对节点776处的晶体管777的基极进行偏置是通过使节点703在输入信号周期的一部分中处于零伏DC来实现的。节点703处的信号具有波动电压，因为它是RF输入信号。然而，节点703处的信号的平均值为零VDC，使得连接776上的偏置信号为零VDC。此外，电感器707和电容器792可以用作晶体管782的匹配电路的一部分。
图8是图示了放大器电路800的示例性实施例的示意图。图8的放大器电路800是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图8中的元件将使用命名法8XX来标记，其中图8中被标记为8XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图8中的动态偏置调整电路820类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图8中，功率感测电路804使用任何RF耦合路径来实现，并且可以通过连接806在节点876处耦合到晶体管877的基极，并且可以耦合到节点803。功率感测电路804可以被配置为接收连接802上的RF输入信号。电阻器874也可以耦合到节点876并且可以耦合到连接872上的电压VA。
在图8中所示的示例性实施例中，晶体管877的集电极可以通过第一阻抗元件813而在连接851上耦合到电池电压Vbatt。晶体管877的发射极可以通过连接818b而耦合到第二阻抗元件815。第二阻抗元件815可以通过连接865而耦合到晶体管866的发射极。在图8的示例性实施例中，阻抗元件813和阻抗元件815可以包括并联或串联耦合的电阻组件、电感组件或电容组件中的一个或多个，或者其的组合，并且被配置为调整由晶体管877生成的DC电流。在图8中所示的实施例中，第二阻抗元件815被串联耦合在晶体管877的发射极和晶体管866的发射极之间。
图9是图示了放大器电路900的示例性实施例的示意图。图9的放大器电路900是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图9中的元件将使用命名法9XX来标记，其中图9中被标记为9XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图9中的动态偏置调整电路920类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图9中，功率感测电路904使用任何RF耦合路径来实现，并且可以通过连接906在节点976处耦合到晶体管977的基极，并且可以耦合到节点903，并且可以被配置为接收连接902上的RF输入信号。例如，电阻器974也可以耦合到节点976并且可以耦合到连接972上的电压VA(如所图示)，或者耦合到晶体管958的基极。
在图9中所示的示例性实施例中，晶体管977的集电极可以在连接951上耦合到电池电压Vbatt。晶体管977的发射极可以耦合到节点909。在图9的示例性实施例中，晶体管977和晶体管966不共享镇流电阻器969。在该示例性实施例中，晶体管966向晶体管982的基极912提供主偏置电流，并且镇流电阻器969可以提供热稳定性。晶体管977至少部分地基于在其基极处检测到的瞬时RF输入信号强度，来生成从其在节点978处的集电极到其在节点979处的发射极的偏置电流，并将该附加电流或补充偏置电流供应给节点909，该节点909通过连接912而连接到晶体管982的基极。
图10是图示了放大器电路1000的示例性实施例的示意图。图10的放大器电路1000是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图10中的元件将使用命名法10XX来标记，其中图10中被标记为10XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图10中的动态偏置调整电路1020类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图10中，功率感测电路1004使用任何RF耦合路径来实现，并且可以在节点1076处耦合到晶体管1077的基极并且可以耦合到节点1003。例如，电阻器1074也可以耦合到节点1076并且可以耦合到连接1072上的电压VA(如所图示)，或者耦合到晶体管1058的基极。
在图10中所示的示例中，输入信号1001“in”被提供给晶体管1021的基极。RF输入节点1002被提供在晶体管1021的集电极处。晶体管1021的集电极通过电感器1023还耦合到电池电压，Vbatt1051。晶体管1021的集电极还耦合到节点1003。在该示例性实施例中，晶体管1021表示先前放大器级，诸如例如具有输入信号in的中间放大器或驱动放大器级可以是射频(RF)信号。在一些实施例中，使用相同的工艺实现先前放大器级，例如在与放大器1030相同的(例如，GaAs或GaN)裸片上。此外，先前放大器本身可以在一个或多个其他放大器级之前。在一些实施例中，RF输入节点1002可以选择性地或连续地耦合到多个先前放大器级。在一些实施例中，不同于先前放大器级的元件可以耦合到RF输入节点1002。例如，混频器可以被配置为接收输入信号in，其是基带或中频信号，并且混频器可以具有耦合到RF输入节点1002的输出。作为另一个示例，移相器可以被配置为接收输入信号in，并且具有耦合到RF输入节点1002的输出。
在图10中所示的示例性实施例中，匹配网络1031耦合在节点1003和连接1094之间。在示例性实施例中，匹配网络1031可以包括一个或多个电容器或电感器或其组合，它们串联耦合、并联耦合或者以串联和并联的组合来耦合。在图10中所示的示例性实施例中，功率感测元件1004在匹配网络1031之前耦合到节点1003。在图10中所示的示例中，可以省略单独的镇流电容器CB(图4和图6-图9)并且其功能性被包括在匹配网络1031中。
图11是图示了放大器电路1100的示例性实施例的示意图。图11的放大器电路1100是图3的放大器电路300、图4的放大器电路400和图10的放大器电路1000的示例实现。与图3、图4和图10中的对应元件类似的图11中的元件将使用命名法11XX来标记，其中图11中被标记为11XX的元件与图3中被标记为3XX的元件、图4中被标记为4XX的元件或图10中被标记为10XX的元件类似。例如，图11中的动态偏置调整电路1120类似于图3中的动态偏置调整电路320、图4中的动态偏置调整电路420和图10中的动态偏置调整电路1020，并且是其示例性实施例。
在图11中，功率感测电路1104使用任何RF耦合路径来实现，并且可以在节点1176处耦合到晶体管1177的基极并且可以耦合到匹配网络1131。例如，电阻器1174也可以耦合到节点1176并且可以耦合到连接1172上的电压VA(如所图示)，或者耦合到晶体管1158的基极。
在图11中所示的示例中，输入信号1101“in”被提供给晶体管1121的基极。RF输入节点1102被提供在晶体管1121的集电极处。晶体管1121的集电极通过电感器1123还耦合到电池电压，Vbatt1151。晶体管1121的集电极还耦合到连接1125，该连接1125也形成匹配网络1131的输入。在该示例性实施例中，晶体管1121表示先前放大器级，诸如例如中间放大器或驱动放大器级，如本文所提及。在一些实施例中，使用相同的工艺实现先前放大器级，例如在与放大器1130相同的(例如，GaAs或GaN)裸片上。
匹配网络1131的输出可以通过连接1194而被提供到晶体管1182的基极。在图11中所示的示例性实施例中，到匹配网络1131的连接1127图示了耦合到匹配网络1131的内部节点(例如，中点)的功率感测电路1104的示例。在示例性实施例中，匹配网络1131可以包括一个或多个电容器或电感器或其组合，它们串联耦合、并联耦合或者以串联和并联组合来耦合。在图11中所示的示例性实施例中，功率感测元件1104耦合到匹配网络1131。在图11中所示的示例中，可以省略单独的镇流电容器CB(图4和图6-图9)并且其功能性被包括在匹配网络1131中。
图12是图示了放大器电路1200的示例性实施例的示意图。图12的放大器电路1200是图3的放大器电路300、图4的放大器电路400和图10的放大器电路1000的示例实现。与图3、图4和图10中的对应元件类似的图12中的元件将使用命名法12XX来标记，其中图12中被标记为12XX的元件与图3中被标记为3XX的元件、图4中被标记为4XX的元件或图10中被标记为10XX的元件类似。例如，图12中的动态偏置调整电路1220类似于图3中的动态偏置调整电路320、图4中的动态偏置调整电路420和图10中的动态偏置调整电路1020，并且是其示例性实施例。
在图12中，功率感测电路1204使用任何RF耦合路径来实现，并且可以在节点1276处耦合到晶体管1277的基极并且可以耦合到节点1229。例如，电阻器1274也可以耦合到节点1276并且可以耦合到连接1272上的电压VA(如所图示)，或者耦合到晶体管1258的基极。
在图12中所示的示例中，输入信号1201“in”被提供给晶体管1221的基极。RF输入节点1202被提供在晶体管1221的集电极处。晶体管1221的集电极通过电感器1223还耦合到电池电压，Vbatt1251。晶体管1221的集电极还耦合到连接1225，连接1225也形成匹配网络1231的输入。在该示例性实施例中，晶体管1221表示先前放大器级，诸如例如中间放大器或驱动放大器级，如本文所提及。在一些实施例中，使用相同的工艺实现先前放大器级，例如在与放大器1230相同的(例如，GaAs或GaN)裸片上。
匹配网络1231的输出可以通过连接1294而被提供给功率感测电路1204和晶体管1282的基极。在图12中所示的示例性实施例中，到节点1229的连接1227图示了耦合到匹配网络1231的输出的功率感测电路1204的示例。在示例性实施例中，匹配网络1231可以包括一个或多个电容器或电感器或其组合，它们串联耦合、并联耦合或者以串联和并联组合来耦合。在图12中所示的示例性实施例中，功率感测元件1204耦合到匹配网络1231之后的节点1229。在图12中所示的示例中，可以省略单独的镇流电容器CB(图4和图6-图9)并且其功能性被包括在匹配网络1231中。
图13是图示了放大器电路1300的示例性实施例的示意图。图13的放大器电路1300是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图13中的元件将使用命名法13XX来标记，其中图13中被标记为13XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图13中的动态偏置调整电路1320类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图13中，被标记为1304-1、1304-2至1304-n的功率感测电路1304的多个实例可以使用任何RF耦合路径来实现。功率感测电路的每个实例1304-1到1304-n可以通过相应的连接1306-1、1306-2(未示出)、1306-n而在节点1376处被耦合到晶体管1377的基极，并且可以被耦合到RF输入信号的相应多个实例，在图13中被示为RF_in_1至RF_in_n。电阻器1374也可以耦合到节点1376并且可以耦合到连接1372上的电压VA。节点1302表示主RF输入信号节点，而输入RF_in_1到RF_in_n可以耦合到相应的输入端子1302-1到1302-n。在其他实施例中，多个功率感测电路1304耦合到相应的电阻器和相应的电压而不是耦合到共同的电压VA。在一些实施例中，多个功率感测电路1304耦合到相应的晶体管1377，相应的晶体管1377可以耦合到共同的主偏置电路310或耦合到相应的主偏置电路310。
在图13中所示的示例性实施例中，功率感测电路1304-1到1304-n图示了可能具有多个输入功率点。例如，RF_in_1可以连接到图10的匹配网络1031(未示出)之前的节点(1003，图10)，RF_in_2可以连接到匹配网络1131(图11)，并且RF_in_n可以连接到匹配网络1231(图12)之后的节点1229。其他组合也是可能的。例如，在一些实施例中，多个功率感测电路1304耦合到RF输入信号的相应源。在一些这样的实施例中，电路1300被配置为使得不同的发射信号(例如，不同的频率、RAT、编码等)被分开调节以用于发射。在一些实施例中，RF输入信号的单个源选择性地耦合到功率感测电路1304中的一个或多个，或者耦合到多个功率感测电路1304并且多个功率感测电路选择性地耦合到节点1376，例如经由一个或多个开关(未图示)。在一些这样的实施例中，电路1300被配置为使得来自单个源的RF输入信号可以使用不同的偏置而被发射，例如基于被发射的信号的期望信号特性。
图14是图示了放大器电路1400的示例性实施例的示意图。图14的放大器电路1400是图3的放大器电路300和图4的放大器电路400的示例实现。与图3和图4中的对应元件类似的图14中的元件将使用命名法14XX来标记，其中图14中被标记为14XX的元件与图3中被标记为3XX的元件或图4中被标记为4XX的元件类似。例如，图14中的动态偏置调整电路1420类似于图3中的动态偏置调整电路320和图4中的动态偏置调整电路420，并且是其示例性实施例。
在图14中，功率感测电路1404使用任何RF耦合路径来实现，并且可以通过连接1406在节点1476处耦合到晶体管1477的基极并且可以耦合到节点1403，并且可以被配置为接收RF输入信号。例如，电阻器1474也可以耦合到节点1476并且可以耦合到连接1472上的电压VA(如所图示)，或者耦合到晶体管1458的基极。
在示例性实施例中，电容器1435可以在节点1437处被耦合到晶体管1477的发射极1479和晶体管1466的发射极1468，形成到地的分路(shunt)连接。电容器还可以耦合到系统地。电容器可以被配置为调整由晶体管1477和晶体管1466提供的偏置电流响应，并且在一些实施例中还可以提高放大器电路1400的稳定性。
图15是描述根据本公开的示例性实施例的放大器电路的示例性实施例的操作的流程图1500。方法1500中的块可以按所示顺序执行或不按所示顺序执行，并且在一些实施例中，可以至少部分地并行执行。
在块1502中，可以生成主初始偏置信号。例如，主偏置电路410(或主偏置电路410的任何替代实施例)可以为放大器430生成主偏置信号。
在块1504中，检测输入信号的信号强度。例如，功率感测电路404(图4)可以检测和确定连接402上的RF输入信号的强度。
在块1506中，可以基于在块1504中检测到的输入信号的强度来生成附加偏置信号或补充偏置信号。例如，动态偏置调整电路420(图4)可以生成附加偏置信号或补充偏置信号，以基于在块1504中检测到的连接402上的RF输入信号的强度将其提供给放大器430。
在块1508中，可以使用由在块1506中生成的附加偏置信号或补充偏置信号所补充的主偏置信号来对放大器进行偏置。例如，放大器430可以从主偏置电路410接收主偏置信号并且还可以从动态偏置调整电路420(图4)接收附加偏置电流。放大器(例如，放大器430)可以基于主偏置信号和补充偏置信号来放大输入信号。
图16是根据本公开的示例性实施例的用于放大器电路的装置1600的功能框图。装置1600包括用于生成主偏置信号的部件1602。在某些实施例中，用于生成主偏置信号的部件1602可以被配置为执行方法1500(图15)的操作块1502中描述的一个或多个功能。在示例性实施例中，用于生成主偏置信号的部件1602可以包括生成主偏置信号的主偏置电路410(或主偏置电路410的任何替代实施例)。
装置1600还包括用于检测输入信号的信号强度的部件1604。在某些实施例中，用于检测输入信号的信号强度的部件1604可以被配置为执行方法1500(图15)的操作块1504中描述的一个或多个功能。在示例性实施例中，用于检测输入信号的信号强度的部件1604可以包括检测和确定RF输入信号的强度的功率感测电路404(图4)。
装置1600还包括用于基于输入信号的强度来生成补充偏置信号的部件1606。在某些实施例中，用于基于输入信号的强度来生成补充偏置信号的部件1606可以被配置为执行方法1500(图15)的操作块1506中描述的一个或多个功能。在示例性实施例中，用于基于输入信号的强度来生成补充偏置信号的部件1606可以包括基于RF输入信号的强度来生成补充偏置信号的动态偏置调整电路420(图4)。
装置1600还包括用于使用由补充偏置信号所补充的主偏置信号进行偏置的部件1608。在某些实施例中，用于使用由补充偏置信号所补充的主偏置信号进行偏置的部件1608可以被配置为执行方法1500(图15)的操作块1508中描述的一个或多个功能。在示例性实施例中，用于使用由补充偏置信号所补充的主偏置信号进行偏置的部件1608可以包括连接412(图4)，其例如耦合到用于放大的部件。因此，用于偏置的部件1608可以耦合到用于放大的部件并且装置1600还可以包括用于放大的部件，例如放大器430(图4)。用于放大的部件可以包括用于基于主偏置信号和补充偏置信号来放大输入信号的部件。
本文所描述的放大器电路可以被实现在一个或多个IC、模拟IC、RFIC、混合信号IC、ASIC、印刷电路板(PCB)、电子设备等上。本文所描述的放大器电路也可以利用各种IC工艺技术来制造，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)、N沟道MOS(NMOS)、P沟道MOS(PMOS)、双极结晶体管(BJT)、双极CMOS(BiCMOS)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、异质结双极晶体管(HBTs)、高电子迁移率晶体管(HEMTs)、绝缘体上硅(SOI)等。
实现本文所描述的放大器电路的装置可以是独立的设备或者可以是更大设备的一部分。设备可以是(i)独立IC，(ii)一个或多个IC的集合，其中可以包括用于存储数据和/或指令的存储器IC，(iii)RFIC，诸如RF接收机(RFR)或RF发射机/接收机(RTR)，(iv)ASIC，诸如移动站调制解调器(MSM)，(v)可以被嵌入在其他设备内的模块，(vi)接收机、蜂窝电话、无线设备、手机、或移动单元，(vii)等等。
在一个或多个示例性设计中，所描述的功能可以以硬件、软件、固件或其任意组合来实现。如果以软件来实现，则功能可以作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码而被存储或发射。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，包括有助于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。作为示例而非限制，此类计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储设备、磁盘存储设备或其他磁存储设备、或者任何其他可以被用来以指令或数据结构的形式携带或者存储所需程序代码并且可以由计算机访问的介质。此外，任何连接都被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术，从网站、服务器或其他远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术被包括在介质的定义中。本文中所使用的磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘则通过激光以光学方式再现数据。以上的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
如本说明书中所使用的，术语“组件”、“数据库”、“模块”、“系统”等旨在指代计算机相关的实体，可以是硬件、固件、硬件和软件的组合、软件或正在执行的软件。例如，组件可以是但不限于是在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。作为说明，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行线程内，并且组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。此外，这些组件可以从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。这些组件可以通过本地和/或远程进程进行通信，诸如根据具有一个或多个数据分组的信号(例如，来自通过信号的方式与本地系统中的另一个组件、分布式系统和/或在诸如互联网之类的网络上而与其他系统进行交互的一个组件的数据)。
虽然所选择的方面已经被详细说明和描述，但是将理解，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，可以在其中进行各种替换和改变。

Claims (28)

1.一种放大器电路，包括：
放大器，被配置为从输入节点接收射频(RF)输入信号；
偏置电路，包括参考晶体管和偏置晶体管，所述参考晶体管耦合在参考电流源和地之间，所述偏置晶体管耦合到所述参考晶体管并且被配置为生成主偏置电流以对所述放大器进行偏置；
输入功率感测电路，耦合到所述输入节点；以及
附加晶体管，耦合到所述输入功率感测电路和所述偏置晶体管，所述附加晶体管被配置为生成附加偏置电流以对所述放大器进行偏置，所述附加偏置电流对所述RF输入信号的功率电平进行响应。
2.根据权利要求1所述的放大器电路，还包括耦合在所述参考晶体管和地之间的第二参考晶体管，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到所述第二参考晶体管的基极，并且所述输入功率感测电路包括耦合在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的电容。
3.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的RF耦合路径。
4.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，并且所述附加晶体管的基极直接耦合到所述输入节点。
5.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极通过第一阻抗电路而耦合到电池电压，所述附加晶体管的发射极通过第二阻抗电路而耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的RF耦合路径。
6.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到电池电压，所述附加晶体管的发射极通过镇流电容而耦合到所述输入节点，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的RF耦合路径。
7.根据权利要求1所述的放大器电路，还包括所述输入节点和所述放大器之间的匹配电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的RF耦合路径。
8.根据权利要求1所述的放大器电路，还包括在所述输入节点和所述功率放大器之间的匹配电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述匹配电路的内部节点之间的RF耦合路径。
9.根据权利要求1所述的放大器电路，还包括在所述输入节点和所述功率放大器之间的匹配电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述匹配电路的输出之间的RF耦合路径。
10.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和一个或多个输入节点之间的多个RF耦合路径。
11.根据权利要求1所述的放大器电路，其中所述附加晶体管的集电极耦合到所述偏置晶体管的集电极，所述附加晶体管的发射极耦合到所述偏置晶体管的发射极并且耦合到电容器，所述附加晶体管的基极耦合到电压源，并且所述输入功率感测电路包括在所述附加晶体管的所述基极和所述输入节点之间的RF耦合路径。
12.根据权利要求1所述的放大器电路，还包括第二放大器，其中所述输入节点耦合到所述第二放大器的输出，其中所述放大器和所述第二放大器使用BJT技术被制造在相同的砷化镓裸片或氮化镓裸片上。
13.一种用于通信的方法，包括：
向放大器提供主偏置信号；
确定射频(RF)输入信号的强度；
基于所述RF输入信号的所述强度来生成补充偏置信号；以及
使用所述主偏置信号和所述补充偏置信号来对所述放大器进行偏置。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括随着所述RF输入信号的所述信号强度增加而增加所述补充偏置信号的电流。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括使用射频(RF)耦合路径来确定所述输入信号的所述强度。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括使用直接短路连接、电容、电感或电阻来实现所述RF耦合路径。
17.一种设备，包括：
用于放大的部件；
用于向所述用于放大的部件提供主偏置信号的部件；
用于确定射频(RF)输入信号的强度的部件；
用于基于所述RF输入信号的所述强度来生成补充偏置信号的部件；以及
用于使用所述主偏置信号和所述补充偏置信号来对所述用于放大的部件进行偏置的部件。
18.根据权利要求17所述的设备，其中用于生成补充偏置信号的部件包括用于随着所述RF输入信号的所述信号强度增加而增加所述补充偏置信号的电流的部件。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述用于确定输入信号强度的部件还包括射频(RF)耦合路径。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述RF耦合路径包括直接短路连接、电容、电感或电阻。
e21.一种电路，包括：
放大器，包括第一晶体管，所述第一晶体管的集电极耦合到所述放大器的输出，所述第一晶体管的发射极耦合到地，并且所述第一晶体管的基极耦合到射频输入信号的源；
偏置电路，包括第二晶体管，所述第二晶体管的集电极耦合到第一电压源并且所述第二晶体管的发射极耦合到所述第一晶体管的所述基极；以及
第三晶体管，所述第三晶体管的集电极耦合到所述第一电压源，所述第三晶体管的发射极耦合到所述第一晶体管的所述基极，并且所述第三晶体管的基极耦合到所述射频输入信号的所述源。
21.根据权利要求21所述的电路，其中所述第三晶体管的所述基极直接耦合到所述射频输入信号的所述源。
22.根据权利要求21所述的电路，其中所述第三晶体管的所述基极经由电容器而被耦合到射频输入信号的所述源。
e424.根据权利要求23所述的电路，其中所述第三晶体管的所述集电极直接连接到所述第一电压源。
23.根据权利要求23所述的电路，其中所述第三晶体管的所述集电极直接连接到所述第二晶体管的所述集电极。
24.根据权利要求25所述的电路，其中所述第三晶体管的所述发射极直接连接到所述第一晶体管的所述基极。
25.根据权利要求25所述的电路，其中所述第三晶体管的所述发射极直接连接到所述第二晶体管的所述发射极。
26.根据权利要求27所述的电路，其中所述第二晶体管的基极耦合到第四晶体管的基极，所述第四晶体管的所述基极还耦合到所述第四晶体管的集电极，并且所述第四晶体管的所述集电极还耦合到电流源。
27.根据权利要求28所述的电路，还包括第五晶体管，所述第五晶体管的集电极和基极耦合到所述第四晶体管的发射极，所述第五晶体管的所述基极还耦合到所述第三晶体管的所述基极。
28.根据权利要求28所述的电路，其中所述第三晶体管的所述基极耦合到第二电压源。
CN202180056545.2A 2020-08-17 2021-07-23 射频（rf）放大器偏置电路 Pending CN116508259A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/995,468 US11509269B2 (en) 2020-08-17 2020-08-17 Radio frequency (RF) amplifier bias circuit
US16/995,468 2020-08-17
PCT/US2021/042866 WO2022039884A1 (en) 2020-08-17 2021-07-23 Radio frequency (rf) amplifier bias circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116508259A true CN116508259A (zh) 2023-07-28

Family

ID=77338895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180056545.2A Pending CN116508259A (zh) 2020-08-17 2021-07-23 射频（rf）放大器偏置电路

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11509269B2 (zh)
EP (1) EP4197100A1 (zh)
KR (1) KR20230050338A (zh)
CN (1) CN116508259A (zh)
WO (1) WO2022039884A1 (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6956437B2 (en) 2003-12-23 2005-10-18 Agere Systems Inc. Metal-oxide-semiconductor device having integrated bias circuit
JP2016192590A (ja) * 2015-03-30 2016-11-10 株式会社村田製作所 電力増幅モジュール
TWI635701B (zh) 2017-08-31 2018-09-11 絡達科技股份有限公司 偏壓電路及功率放大器電路
US10263566B1 (en) * 2017-09-28 2019-04-16 Raytheon Company Radio frequency power amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022039884A1 (en) 2022-02-24
US11509269B2 (en) 2022-11-22
EP4197100A1 (en) 2023-06-21
US20220052656A1 (en) 2022-02-17
KR20230050338A (ko) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11855586B2 (en) Power amplifier module
US11611942B2 (en) High-frequency signal processing apparatus and wireless communication apparatus
JP5859685B2 (ja) 増幅器のための供給電圧のための調整可能なバイパス回路
US11996872B2 (en) Power tracker for multiple transmit signals sent simultaneously
US10491176B1 (en) Reconfigurable radio frequency (RF) power amplifier circuit
US20200099342A1 (en) Multi-mode hybrid radio frequency (rf) power amplifier with driver amplifier bypass
US20210099140A1 (en) Wide bandwidth radio frequency (rf) amplifier
US11509269B2 (en) Radio frequency (RF) amplifier bias circuit
US10069469B2 (en) Adaptive bias circuit for a radio frequency (RF) amplifier
US20220109405A1 (en) Distributed active power combining amplifier
CN111082754A (zh) 功率放大电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination