TWI834698B

TWI834698B - 功率放大器系統、用於調整一功率放大器級之一增益之方法及行動裝置

Info

Publication number: TWI834698B
Application number: TW108127270A
Authority: TW
Inventors: 菲利浦約翰勒托拉
Original assignee: 美商天工方案公司
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2024-03-11

Abstract

本發明揭示包含可變功率放大器偏壓阻抗之系統及方法。在一個態樣中，提供一種功率放大器系統，其包含經組態以接收一偏壓電壓且產生一偏壓信號之一偏壓電路及經組態以接收一輸入射頻(RF)信號且產生一輸出RF信號之一功率放大器級。該功率放大器系統亦可包含可操作地耦合於該偏壓電路與該功率放大器級之間之一偏壓阻抗組件。該偏壓阻抗組件經組態以接收一控制信號且回應於該控制信號而調整該偏壓阻抗組件之一阻抗值。

Description

功率放大器系統、用於調整一功率放大器級之一增益之方法及行動裝置

本技術之實施例係關於電子系統且特定言之，係關於包含用於射頻(RF)電子器件之功率放大器之系統。

RF功率放大器可用於升高具有一相對低功率之一RF信號之功率。此後，經升高RF信號可用於各種目的，包含驅動一傳輸器之天線。

功率放大器可包含於行動電話中以放大一RF信號以供傳輸。例如，在使用一蜂巢式標準、一無線區域網路(WLAN)標準及/或任何其他適合通信標準進行通信之行動電話中，一功率放大器可用於放大RF信號。管理一RF信號之放大可係重要的，此係因為將RF信號放大至一不正確功率位準或引入原始RF信號之顯著失真可引起一無線裝置在頻帶外傳輸或違反所接受之標準。一功率放大器裝置之偏壓係管理放大之一重要部分，此係因為其可判定功率放大器內之放大裝置之電壓及/或電流操作點。

需要改良之功率放大器系統。此外，需要改良功率放大器偏壓。

本發明之態樣係關於可用於改良功率放大器偏壓之技術及電子系統。例如，在一個態樣中，一種功率放大器系統包含：一偏壓電路，其經組態以接收一偏壓電壓且產生一偏壓信號；一功率放大器級，其經組態以接收一輸入射頻信號且產生一輸出射頻信號。該系統進一步包含可操作地耦合於該偏壓電路與該功率放大器級之間之一偏壓阻抗組件，該偏壓阻抗組件經組態以接收一控制信號且回應於該控制信號而調整該偏壓阻抗組件之一阻抗值。

根據本發明之另一態樣提供一種調整一功率放大器級之一增益之方法。該方法包含：在一偏壓電路處接收一偏壓電壓；藉由該偏壓電路基於該偏壓電壓而產生一偏壓信號；及在一偏壓阻抗組件處接收該偏壓電壓及一控制信號。該方法進一步包含在該偏壓阻抗組件處基於該經接收控制信號而調整該偏壓阻抗組件之一阻抗值；在一功率放大器級處接收一輸入射頻信號及來自該偏壓阻抗組件之該偏壓電壓；及基於該輸入射頻信號及該偏壓電壓而產生一輸出射頻信號。

根據本發明之又一態樣提供一種行動裝置。該行動裝置包含：一功率放大器，其經組態以放大一輸入射頻信號且產生一輸出射頻信號；及一調變器，其經組態以基於該輸出射頻信號而產生一射頻傳輸信號。該功率放大器包含經組態以接收一偏壓電壓且產生一偏壓信號之一偏壓電路、經組態以接收該輸入射頻信號且產生該輸出射頻信號之一功率放大器級及可操作地耦合於該偏壓電路與該功率放大器級之間之一偏壓阻抗組件。該偏壓阻抗組件經組態以接收一控制信號且回應於該控制信號而調整該偏壓阻抗組件之一阻抗值。

10:功率放大器模組(PAM)

11:無線裝置/行動裝置

12:開關

13:收發器

14:天線

15:傳輸路徑

16:接收路徑

17:功率放大器

18:控制組件

19:電腦可讀媒體

20:處理器

21:電池

24:定向耦合器

26:功率放大器系統

27:功率放大器系統

28:功率放大器系統

29:功率放大器系統

30:功率放大器偏壓電路

32:功率放大器

33:收發器

34:基頻帶處理器

37:I/Q調變器

38:混合器

39:類比轉數位轉換器(ADC)

41:功率放大器級

52:電容器

53:電感器

61:電晶體

63:電感器

64:電容器

65:電容器

66:電感器

71:電晶體

73:二極體

74:二極體

75:電流源

80:偏壓阻抗組件

81:偏壓阻抗組件

85:可變偏壓阻抗組件

90:場效電晶體(FET)

91:場效電晶體(FET)

92:場效電晶體(FET)

95:電阻器

97:電阻器

120:第一功率放大器

125:第二功率放大器

130:功率放大器

131:功率放大器

CTRL:控制信號

ENABLE:啟用信號

GATECTRL:閘極控制電壓

Vbias:偏壓電壓

Vcc:電源高電壓

RF_IN:射頻(RF)信號

RF_OUT:經放大射頻(RF)信號

RFIN:輸入射頻(RF)信號/射頻(RF)輸入埠

RFOUT:輸出射頻(RF)信號/射頻(RF)輸出埠

圖1係用於放大一射頻(RF)信號之一功率放大器模組之一示意圖。

圖2係可包含圖1之一或多個功率放大器模組之一例示性無線裝置之一示意性方塊圖。

圖3係一功率放大器系統之一個實例之一示意性方塊圖。

圖4係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之另一實例之一示意性方塊圖。

圖5A係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。

圖5B係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。

圖6A至圖6F係繪示根據本發明之態樣之偏壓阻抗之改變對功率放大器特性之影響之圖表。

圖7係繪示根據本發明之態樣之依據輸出功率而變化之一功率放大器之輸出級處之增益之一圖表。

圖8A至圖8D繪示根據本發明之態樣之數個功率放大器特性。

圖9繪示根據本發明之態樣之一多級功率放大器系統之一實施例。

圖10係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之另一實例之一示意性方塊圖。

圖11係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。

相關申請案之交叉參考

本申請案主張2018年8月1日申請之美國臨時申請案第62/713,150號之權利，該申請案之全文藉此以引用的方式併入本文中。

本文中提供之標題(若有)僅係為了方便且不一定影響本發明之範疇或意義。

本文中揭示用於加偏壓於功率放大器之設備及方法。在某些實施方案中，提供一種功率放大器系統，其包含一功率放大器及一偏壓電路。功率放大器可用於放大一射頻(RF)信號以供傳輸，且偏壓電路可用於產生一偏壓電壓以加偏壓於功率放大器。功率放大器偏壓電路可接收可用於啟用或停用功率放大器以便脈送功率放大器之輸出之一啟用信號。

如下文更詳細描述，由偏壓電路提供至功率放大器之信號之偏壓阻抗可影響功率放大器之某些特性及(特定言之)功率放大器增益特性。因此，由偏壓電路提供之偏壓阻抗之設計及選擇係在功率放大器系統設計期間考量之一重要設計特性。本發明之態樣係關於一種功率放大器系統，其可具有一可調整偏壓阻抗且可用於取決於功率放大器系統之設計及/或應用要求而選擇功率放大器增益特性。

功率放大器系統之實例之概述

圖1係用於放大一射頻(RF)信號之一功率放大器模組10之一示意圖。所繪示功率放大器模組(PAM)10可經組態以放大一RF信號RF_IN以產生一經放大RF信號RF_OUT。如本文中描述，功率放大器模組10可包含一或多個功率放大器，包含(例如)多級功率放大器。

圖2係可包含圖1之一或多個功率放大器模組之一例示性無線或行動裝置11之一示意性方塊圖。無線裝置11可包含實施本發明之一或多個特徵之功率放大器偏壓電路。

圖2中描繪之例示性無線裝置11可表示一多頻帶及/或多模式裝置，諸如一多頻帶/多模式行動電話。在所繪示組態中，無線裝置11包含開關12、一收發器13、一天線14、功率放大器17、一控制組件18、一電腦可讀媒體19、一處理器20及一電池21。

收發器13可產生RF信號以經由天線14傳輸。此外，收發器13可自天線14接收傳入RF信號。

將理解，可藉由在圖2中共同表示為收發器13之一或多個組件達成與RF信號之傳輸及接收相關聯之各種功能性。例如，一單一組件可經組態以提供傳輸及接收功能性兩者。在另一實例中，傳輸及接收功能性可由單獨組件提供。

類似地，將理解，可藉由在圖2中共同表示為天線14之一或多個組件達成與RF信號之傳輸及接收相關聯之各種天線功能性。例如，一單一天線可經組態以提供傳輸及接收功能性兩者。在另一實例中，傳輸及接收功能性可由單獨天線提供。在又一實例中，可使用不同天線提供與無線裝置11相關聯之不同頻帶。

在圖2中，將來自收發器13之一或多個輸出信號描繪為經由一或多個傳輸路徑15提供至天線14。在所展示之實例中，不同傳輸路徑15可表示與不同頻帶及/或不同功率輸出相關聯之輸出路徑。例如，所展示之兩個例示性功率放大器17可表示與不同功率輸出組態(例如，低功率輸出及高功率輸出)相關聯之放大及/或與不同頻帶相關聯之放大。雖然圖2繪示使用兩個傳輸路徑15之一組態，但無線裝置11可經調適以包含更多或更少個傳輸路徑15。

功率放大器17可用於放大廣泛各種RF信號。例如，一或多個功率放大器17可接收可用於脈送功率放大器之輸出以輔助傳輸一無線區域網路(WLAN)信號或任何其他適合脈衝信號之一啟用信號。在某些組態中，一或多個功率放大器17經組態以放大一Wi-Fi信號。功率放大器17之各者不需要放大相同類型之信號。例如，一個功率放大器可放大一WLAN信號，而另一功率放大器可放大(例如)一全球行動系統(GSM)信號、一分碼多重存取(CDMA)信號、一W-CDMA信號、一長期演進(LTE)信號或一EDGE信號。

本發明之一或多個特徵可按前述例示性模式及/或頻帶及按其他通信標準實施。

在圖2中，將來自天線14之一或多個經偵測信號描繪為經由一或多個接收路徑16提供至收發器13。在所展示之實例中，不同接收路徑16可表示與不同頻帶相關聯之路徑。雖然圖2繪示使用四個接收路徑16之一組態，但無線裝置11可經調適以包含更多或更少個接收路徑16。

為了促進接收路徑與傳輸路徑之間之切換，開關12可經組態以將天線14電連接至一選定傳輸或接收路徑。因此，開關12可提供與無線裝置11之一操作相關聯之數個切換功能性。在某些組態中，開關12可包含提供與(例如)不同頻帶之間之切換、不同功率模式之間之切換、傳輸模式與接收模式之間之切換或其等之某一組合相關聯之功能性之數個開關。開關12亦可提供包含信號之濾波及/或雙工之額外功能性。

圖2展示在某些組態中，可提供一控制組件18用於控制與開關12、功率放大器17及/或(若干)其他操作組件(諸如偏壓電路)之操作相關聯之各種控制功能性。在本文中更詳細描述控制組件18之非限制性實例。

在某些組態中，一處理器20可經組態以促進本文中描述之各種程序之實施。處理器20可使用電腦程式指令操作。可將此等電腦程式指令提供至處理器20。

在某些組態中，此等電腦程式指令亦可儲存於可引導處理器20或其他可程式化資料處理設備以一特定方式操作之一電腦可讀記憶體19中。

電池21可係用於無線裝置11中之任何適合電池，包含(例如)鋰離子電池。

圖3係一功率放大器系統26之一個實例之一示意性方塊圖。所繪示功率放大器系統26包含開關12、天線14、電池21、一定向耦合器24、一功率放大器偏壓電路30、一功率放大器32及一收發器33。所繪示收發器33包含一基頻帶處理器34、一I/Q調變器37、一混合器38及一類比轉數位轉換器(ADC)39。雖然為了清楚起見在圖3中未繪示，但收發器33可包含與經由一或多個接收路徑接收信號相關聯之電路。

基頻帶信號處理器34可用於產生可用於表示具有一所要振幅、頻率及相位之一正弦波或信號之一I信號及一Q信號。例如，I信號可用於表示正弦波之一同相分量且Q信號可用於表示正弦波之一正交分量，其可係正弦波之一等效表示。在某些實施方案中，可將I信號及Q信號以一數位格式提供至I/Q調變器37。基頻帶處理器34可係經組態以處理一基頻帶信號之任何適合處理器。例如，基頻帶處理器34可包含一數位信號處理器、一微處理器、一可程式化核心或其等之任何組合。再者，在一些實施方案中，兩個或兩個以上基頻帶處理器34可包含於功率放大器系統26中。

I/Q調變器37可經組態以自基頻帶處理器34接收I信號及Q信號且處理I信號及Q信號以產生一RF信號。例如，I/Q調變器37可包含經組態以將I信號及Q信號轉換為一類比格式之DAC、用於將I信號及Q信號升頻轉換為射頻之混合器及用於將經升頻轉換I信號及Q信號組合為適用於藉由功率放大器32放大之一RF信號之一信號組合器。在某些實施方案中，I/Q調變器37可包含經組態以對在其中處理之信號之頻率內容濾波之一或多個濾波器。

功率放大器偏壓電路30可接收來自基頻帶處理器34之一啟用信號ENABLE及來自電池21之一電池或電源高電壓V_CC，且可使用啟用信號ENABLE以產生用於功率放大器32之一偏壓電壓V_BIAS。

雖然圖3繪示電池21直接產生電源高電壓V_CC，但在某些實施方案中，電源高電壓V_CC可係藉由使用電池21供電之一調節器產生之一經調節電壓。在一個實例中，一切換調節器(諸如一降壓及/或升壓轉換器)可用於產生電源高電壓V_CC。

功率放大器32可自收發器33之I/Q調變器37接收RF信號，且可透過開關12將一經放大RF信號提供至天線14。

定向耦合器24可定位於功率放大器32之輸出與開關12之輸入之間，藉此容許不包含開關12之插入損耗之功率放大器32之一輸出功率量測。可將來自定向耦合器24之經感測輸出信號提供至混合器38，該混合器38可將經感測輸出信號乘以具有一受控頻率之一參考信號以便下頻移經感測輸出信號之頻率內容以產生一經下頻移信號。可將經下頻移信號提供至ADC 39，該ADC 39可將經下頻移信號轉換為適用於藉由基頻帶處理器34處理之一數位格式。

藉由在功率放大器32之輸出與基頻帶處理器34之間包含一回饋路徑，基頻帶處理器34可經組態以動態地調整I信號及Q信號以最佳化功率放大器系統26之操作。例如，以此方式組態功率放大器系統26可輔助控制功率放大器32之功率附加效率(PAE)及/或線性度。

功率放大器偏壓

一理論上理想之功率放大器具有線性增益及相位特性而無關於功率放大器之輸入或輸出功率。可在一AM/AM圖表上繪製一功率放大器之增益特性，該AM/AM圖表繪示輸出振幅之改變對輸入振幅之改變。如本文中使用，AM可係指振幅變動。理論上理想之功率放大器在AM/AM曲線圖中具有0dB/dB之一變動。可在一AM/PM圖表上繪製一功率放大器之相位特性，該AM/PM圖表繪示輸出相位之改變對輸入振幅之改變。如本文中使用，PM可係指相位變動。類似於理想AM/AM特性，理論上理想之功率放大器在AM/PM曲線圖中具有0dB/dB之一變動。

由於真實世界功率放大器無法達成理論上理想之功率放大器之平坦增益及相位特性，故功率放大器設計之一個重要態樣係改良功率放大器之增益及相位特性之線性度。在某些實施方案中，可存在關於一功率放大器之增益及相位特性之可達成線性度而不負面地影響功率放大器之輸出功率及效率之折衷。在一多級功率放大器系統中，功率放大器在系統中之各個級處之增益及相位特性可經選擇使得整體增益及相位特性係實質上線性。

圖4係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之另一實例之一示意性方塊圖。特定言之，所繪示功率放大器系統27包含一功率放大器偏壓電路30、一功率放大器級41、一電流源75及一偏壓阻抗組件80。功率放大器偏壓電路30可包含一電晶體71及兩個二極體73及74。功率放大器偏壓電路30之組件與電流源75一起可經配置以便產生鏡像由功率放大器級41產生之電流之一電流鏡。功率放大器偏壓電路30之輸出被供應至偏壓阻抗組件80，該偏壓阻抗組件80繼而耦合至功率放大器級41以將一偏壓信號提供至其。

功率放大器級41經組態以接收一輸入RF信號RFIN及來自偏壓阻抗組件80之偏壓信號兩者。基於經接收信號，功率放大器級41經組態以產生一輸出RF信號RFOUT。功率放大器級41經組態以產生輸出RF信號RFOUT作為輸入RF信號RFIN之具有接近理論上理想之功率放大器之增益及相位特性(例如，經設計以在0dB/dB之一臨限範圍內之增益及相位特性)之增益及相位特性之一經放大版本。功率放大器級41包含一電晶體61、複數個電容器52、65及64以及複數個電感器53、63及66。電容器52、65及64以及電感器53、63及66耦合電晶體61以接收輸入RF信號RFIN及一電源供應電壓Vcc且產生輸出RF信號RFOUT。

電晶體61之基極經由偏壓阻抗組件80接收由功率放大器偏壓電路30產生之偏壓信號。在某些實施方案中，偏壓阻抗組件80之阻抗值可經選擇以在施加至電晶體61之基極之整體偏壓阻抗中佔據絕對優勢。在某些實施方案中，施加至電晶體61之基極之偏壓阻抗可等於電晶體71之輸出阻抗與偏壓阻抗組件80之阻抗值之總和。因此，偏壓阻抗組件80 之阻抗值可經選擇以相較於電晶體71之阻抗值佔據絕對優勢(例如，偏壓阻抗組件80之阻抗值可比電晶體71之阻抗值大一或多個數量級)。在例示性實施例中，電晶體71之輸出阻抗與電晶體71之跨導逆相關，此可導致電晶體71之大約10Ω之一輸出阻抗。

在某些實施例中，電晶體61可包括可經調適用於功率放大器系統27經調適以接收並放大之高頻信號之一異質接面雙極電晶體(HBT)。特定言之，HBT可具有如本文中揭示之實施例中使用之RF功率放大之高效能及效率。為了在功率放大器偏壓電路中適當地產生鏡像電流，在某些實施例中，電晶體71亦可包括一HBT。

用於調整一功率放大器之增益及相位特性之一個科技可係選擇待施加至偏壓信號(其待供應至電晶體61之基極)之一固定偏壓阻抗。特定偏壓阻抗可在功率放大器級41之設計及開發期間經選擇且藉由選擇偏壓阻抗組件80之阻抗值而實施。例如，偏壓阻抗組件80之阻抗值可經由晶粒變體及/或可雷射微調電阻器選擇。然而，偏壓阻抗組件80之阻抗值可經選擇以針對一單一功率位準、調變及頻率調整及/或改良功率放大器系統27之增益及相位特性之線性度。因此，若在與在選擇偏壓阻抗組件80之值時使用之值不同之一功率位準、調變及/或頻率下使用功率放大器系統27，則功率放大器系統之增益及/或相位特性之線性度可受到影響。

因此，本發明之某些態樣係關於使用可經應用以加偏壓於一功率放大器之一可變偏壓阻抗組件。圖5A係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。與圖4中繪示之功率放大器系統27中之組件類似或實質上相同之圖5A中繪示之功率放大器系統28之組件由相同元件符號表示且為了清楚起見可省略其等之詳細描述。

如圖5A中展示，功率放大器系統28包含一功率放大器偏壓電路30、一功率放大器級41、一電流源75及一偏壓阻抗組件81。在圖5A中，可將偏壓阻抗組件實施為一可變偏壓阻抗組件85。類似於圖4之功率放大器系統27，在圖5A之實施例中，功率放大器偏壓電路30之輸出被供應至可變偏壓阻抗組件85，該可變偏壓阻抗組件85繼而耦合至功率放大器級41以將一偏壓信號提供至其。可變偏壓阻抗組件85可經組態以接收經組態以調整可變偏壓阻抗組件85之阻抗值之一控制信號CTRL。因此，可基於控制信號CTRL之電壓而調整可變偏壓阻抗組件85之阻抗值。在所繪示實例中，可使用可藉由一控制信號CTRL控制之任何可變阻抗元件(例如，一可變電阻器)實施可變偏壓阻抗組件85。

某些可變阻抗技術可並不適用於全部功率放大器系統28及特定言之，可在行動電話中實施以放大RF信號以供傳輸之功率放大器。如上文論述，在某些RF功率放大器應用中，可期望將放大器級41之電晶體61實施為一HBT電晶體，此係因為HBT可具有可期望用於一RF功率放大器中之效能及效率特性。在未來半導體製造技術中，可難以在一單一半導體晶粒上組合不同裝置技術。例如，一HBT與一場效電晶體(FET)在同一半導體晶粒上之組合可並不導致具有所要電晶體性質之一裝置。如在2015年8月11日授予專利之美國專利第9,105,488 B2號中論述(該案之全文以引用的方式併入)，對於將一FET整合至一GaAs HBT程序中之一些嘗試僅導致一n型FET裝置。然而，如由美國專利第9,105,488 B2號例示之製造技術中之最近發展已實現在一單一半導體晶粒上製造HBT及FET。

使用實現具有HBT及FET技術兩者之一半導體裝置之製造之科技，在圖5B中繪示圖5A之功率放大器28之一項實施例。圖5B係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。圖5B中繪示之功率放大器29包含一功率放大器偏壓電路30、一功率放大器級41及一電流源75，其等之各者可與上文結合圖5A論述之功率放大器偏壓電路30、功率放大器級41及電流源75相同或類似。功率放大器29進一步包含偏壓阻抗組件81，該偏壓阻抗組件81包含一FET 90代替圖5A之可變偏壓阻抗組件85。FET 90可經組態以在其之一閘極處經由一選用電阻器95接收一控制信號CTRL。控制信號經組態以調整FET 90之阻抗值。因此，可藉由選擇控制信號CTRL之電壓而調整FET 90之阻抗值。在例示性實施例中，可經由控制信號CTRL之電壓之選擇而在三極體中操作FET 90。如熟習此項技術者理解，FET 90之三極體區域可係指可應用至FET 90之閘極使得FET 90以類似於一電阻器之一方式操作(例如，FET 90在於三極體中操作時可具有一實質上線性回應)之一電壓範圍。因此，當在三極體區域內操作FET 90時，可藉由控制信號CTRL控制FET 90之阻抗。

供應至放大器級41之電晶體61之基極之偏壓阻抗之值可影響功率放大器28或29之增益及相位特性。特定言之，圖6A至圖6F係繪示根據本發明之態樣之偏壓阻抗之改變對功率放大器特性之影響之圖表。圖6A至圖6C繪示當將一相對高阻抗施加至一功率放大器之電晶體之基極時之功率放大器特性而圖6D至圖6F繪示當將一相對低阻抗施加至一功率放大器之電晶體之基極時之功率放大器特性。圖6A至圖6F僅旨在繪示增加或降低偏壓阻抗值如何影響功率放大器特性且因此，導致所繪示圖表之偏壓阻抗值之特定值非限制性。在某些實施例中，一「低」阻抗值可係實質上零阻抗而一「高」阻抗值可係一無限阻抗值。

圖6A及圖6D係展示依據在「高」及「低」偏壓阻抗下至電晶體之輸入功率(dBm)而變化之一功率放大器中之一電晶體(諸如圖5A或圖5B之電晶體61)之基極-集極電壓(V)及基極電流(A)之圖表。應注意，在圖6A之高偏壓阻抗中，基極-集極電壓(V)隨著輸入功率增加而降低，而在圖6D之低偏壓阻抗中，基極-集極電壓(V)隨著輸入功率增加而實質上固定。

圖6B及圖6E係展示依據在「高」及「低」偏壓阻抗下至電晶體之輸入功率(dBm)而變化之一功率放大器中之電晶體之增益(dB)及輸出功率(dBm)之圖表。此處，在圖6B之高偏壓阻抗中，增益隨著輸入功率增加而「壓縮」或降低，而在圖6E之低偏壓阻抗中，增益隨著輸入功率增加而增加。因此，藉由選擇具有在所繪示「高」值與「低」值之間之一值之偏壓阻抗，可藉由使增益變平而改良功率放大器之增益特性，藉此改良增益線性度。

圖6C及圖6F係展示依據在「高」及「低」偏壓阻抗下至電晶體之輸入功率(dBm)而變化之一功率放大器中之電晶體之輸出電流(A)之圖表。此處，在圖6C之高偏壓阻抗中，DC輸出電流相對於輸入功率實質上固定，而在圖6F之低偏壓阻抗中，DC輸出電流隨著輸入功率增加而降低。

圖7係繪示根據本發明之態樣之依據輸出功率而變化之一功率放大器之輸出級處之增益之一圖表。在圖7中繪示在不同阻抗偏壓位準(其等在自5Ω之一阻抗至1000Ω之一阻抗之範圍中，如圖例中展示)下之各種增益曲線。在偏壓阻抗增加時，增益隨著輸出功率增加而下降。在所繪示實施例中，可選擇50Ω之一阻抗偏壓以提供一實質上平坦增益。然而，其他功率放大器拓樸可導致不同輸出級增益曲線圖，且因此，導致一實質上平坦增益之特定阻抗偏壓可取決於功率放大器之特性實施方案。

圖8A至圖8D繪示根據本發明之態樣之數個功率放大器特性。特定言之，圖8A繪示依據在數個不同偏壓阻抗值下之一功率放大器之輸出功率而變化之增益(dB)；圖8B繪示依據在不同偏壓阻抗值下之一功率放大器之輸出功率而變化之相位(度)；圖8C繪示依據在不同偏壓阻抗值下之一功率放大器之輸出功率而變化之功率放大器效率(%)；及圖8D繪示依據在不同偏壓阻抗值下之一功率放大器之輸出功率而變化之電晶體集極電流(mA)。

如圖8B至圖8D中展示，偏壓阻抗值對功率放大器之相位、功率放大器效率或電晶體集極電流特性不具有一顯著效應。然而，如圖8A中展示，偏壓阻抗值影響功率放大器之增益特性，其中增加閘極控制電壓(例如，增加偏壓阻抗)導致依據輸出功率而變化之增益之一增加。因此，偏壓阻抗之調整可係用於調整功率放大器之增益特性而不顯著影響功率放大器之相位、功率放大器效率及電晶體集極電流特性之一有效工具。

圖9繪示根據本發明之態樣之一多級功率放大器系統之一實施例。特定言之，圖9A之功率放大器系統121包含在一RF輸入埠RFIN與一RF輸出埠RFOUT之間串聯連接之一第一功率放大器120及一第二功率放大器125。第一功率放大器120及第二功率放大器125之各者可與圖5B中繪示之功率放大器29相同或類似。因此，將不提供構成組件之各者之一詳細描述。在圖9之實施例中，可根據第一功率放大器120及第二功率放大器125之各者中之放大器級41及功率放大器偏壓電路30之特定實施方案個別地選擇供應至功率放大器120及125之各者之電晶體之基極之偏壓阻抗值。此外，藉由施加至各自放大器級41之閘極控制電壓Gate CTRL選擇之偏壓阻抗可經選擇使得功率放大器系統121之整體增益(例如，用於應用至輸入埠RFIN之一信號之輸出埠RFOUT處之增益)足夠平坦。因此，在某些實施方案中，只要功率放大器系統121之整體增益具有小於來自0dB/dB之理想變動之一臨限值之一變動，第一功率放大器120及第二功率放大器125之各者之增益便可不實質上平坦。

圖10係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之另一實例之一示意性方塊圖。圖10中繪示之功率放大器130包含一功率放大器偏壓電路30、一功率放大器級41及一電流源75，其等之各者可與上文結合圖5A或圖5B論述之功率放大器偏壓電路30、功率放大器級41及電流源75相同或類似。功率放大器130進一步包含一偏壓阻抗組件81，該偏壓阻抗組件81包含一對FET 91及92代替圖5B之單一FET 90。可經由各自電阻器95及97將控制信號CTRL應用至FET 91及92之各者之閘極。取決於實施方案，兩個FET 91及92之使用可增加由FET 91及92之組合提供之阻抗偏壓之值之範圍同時將FET 91及92維持於三極體中。雖然在圖10中未繪示，但一類似結構化電路(包含兩個FET及輸入電阻器)可包含於功率放大器偏壓電路中以保持正確電流鏡比率。

圖11係根據本發明之態樣之一功率放大器系統之又一實例之一示意性方塊圖。圖11中繪示之功率放大器131類似於圖10中繪示之功率放大器130，惟在偏壓阻抗組件81中包含三個或三個以上FET 91至92除外，其中額外FET之包含由橢圓形繪示。藉由在偏壓阻抗組件81中包含三個或三個以上FET 91至92，可在將FET 91及92維持於三極體中之同時產生之偏壓阻抗值之範圍增加。如上文結合圖10描述，相同結構(包含相同數目個FET及電阻器)可包含於功率放大器偏壓電路中以保持電流鏡比率。

結論

除非背景內容另外明確要求，否則貫穿描述及發明申請專利範圍，字詞「包括(comprise/comprising)」及類似者應解釋為一包含性意義而非一排他性或詳盡性意義；即「包含，但不限於」之意義。如本文中通常使用之字詞「耦合」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。同樣地，如本文中通常使用之字詞「連接」係指可直接連接或藉由一或多個中間元件連接之兩個或兩個以上元件。另外，字詞「本文」、「上文」、「下文」及具有類似含義之字詞當用於本申請案中時應指本申請案整體且非本申請案之任何特定部分。在背景內容允許之情況下，使用單數或複數之上文實施方式中之字詞亦可分別包含複數或單數。字詞「或」係指兩個或兩個以上品項之一清單，該字詞涵蓋字詞之以下解譯之全部：清單中之品項之任何者、清單中之品項之全部及清單中之品項之任何組合。

再者，除非另外具體陳述或另外在如所使用之背景內容內理解，否則本文中所使用之條件用語，諸如尤其「可」、「可以」、「可能」、「例如」、「舉例而言」、「諸如」及類似者通常旨在傳達某些實施例包含而其他實施例不包含某些特徵、元件及/或狀態。因此，此條件用語通常不旨在暗示特徵、元件及/或狀態以一或多項實施例所需之任何方式或一或多項實施例一定包含用於在具有或不具有作者輸入或提示之情況下決定在任何特定實施例中是否包含或執行此等特徵、元件及/或狀態之邏輯。

本發明之實施例之上文詳細描述不旨在為詳盡性或將本發明限於上文揭示之精確形式。雖然為了闡釋性目的在上文描述本發明之特定實施例及實例，但各種等效修改在本發明之範疇內係可能的，如熟習相關技術者將認知。例如，雖然程序或方塊以給定順序呈現，但替代實施例可以不同順序執行具有步驟之常式或採用具有方塊之系統，且一些程序或方塊可刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改。可以各種不同方式實施此等程序或方塊之各者。又，雖然程序或方塊有時被展示為串列執行，但此等程序或方塊可代替性地並列執行或可在不同時間執行。

本文中提供之本發明之教示可適用於其他系統，不一定為上文描述之系統。可組合上文描述之各項實施例之元件及動作以提供進一步實施例。

雖然已描述本發明之某些實施例，但此等實施例已僅藉由實例呈現，且不旨在限制本發明之範疇。實際上，可以各種其他形式體現本文中描述之新穎方法及系統；此外，可對本文中描述之方法及系統之形式做出各種省略、置換及改變而不脫離本發明之精神。隨附發明申請專利範圍及其等等效物旨在涵蓋如將落在本發明之範疇及精神內之此等形式或修改。