專利名稱：在線性功率放大器中用于使能對靜態(tài)電流的動態(tài)控制的可自適應(yīng)的偏置電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共同所有、共同待審的美國臨時專利申請No.60/433,752[703067，案號15926]，此專利的主題在此引用以作參考。
本發(fā)明一般涉及射頻(RF)功率放大器，以及更具體而言涉及一種用于通信設(shè)備的線性射頻(RF)功率放大器的自適應(yīng)偏置電路。
傳統(tǒng)的用于功率非切換放大器(P.A.)的偏置技術(shù)來源于使用一個靜止的靜態(tài)電流工作點(diǎn)Icq，以提供對完整正弦波的電流放大(A類)、部分正弦波的電流放大(AB類)、僅僅一半(B類)或者甚至更少的正弦波(C類)的電流放大。這些放大器的線性性能與所獲得的效率以及靜態(tài)工作點(diǎn)反相關(guān)。AB類偏置電路在過去的10年中已被日益廣泛使用，這是由于相比于其他A類、B類功率放大器來說它們能提供線性和效率之間的一個折衷，而A類、B類功率放大器展現(xiàn)更低效率和/或非線性特性。它們涉及將P.A.偏置在相對低的Icq工作點(diǎn)(但非零)來維持線性(晶體管器件的集電極靜態(tài)電流)，同時電流隨著功率電平的增加而增加。為了正確工作，偏置電路必須在基帶體現(xiàn)為非常低的阻抗。這樣以避免放大器的AM或FM特性被偏置電路牽引，從而導(dǎo)致線性惡化。
從CDMA和WCDMA系統(tǒng)的本性來說，CDMA功率放大器以相對良好的線性操作在一個寬的動態(tài)范圍來滿足頻譜要求，而且保持?jǐn)?shù)據(jù)流的質(zhì)量。


圖1說明了一個所使用功率相對于所遞送功率的曲線圖12，即曲線表示當(dāng)在實(shí)際操作中功率電平出現(xiàn)的概率，其中例如使用中的大部分功率集中于約3dBm點(diǎn)15，而不在最大功率電平或最低功率電平上。此外，疊加在曲線圖12上的曲線20顯示了功率放大器在指定的功率電平上的電流耗散。幾種方案由此在圖1中被顯示，第一個方案顯示了表示一個固定的2.8伏偏置和一個恒定靜態(tài)電流的曲線12。由于靜態(tài)電平根據(jù)在最高功率電平上的性能被確定，所以對所有功率輸出電平而言，曲線22表示的偏置方案的功率耗散是最壞情況。在另一曲線24中，偏置例如在15dBm被人工修改，而在另一曲線26中，電流也在5dBm輸出功率上被改變。在一條更好的曲線28中，偏置被動態(tài)調(diào)整，并被稱作“滑動偏置”曲線。所顯示的最佳曲線30在電話中實(shí)現(xiàn)一個直流到直流的變換器電路，以減少輸出晶體管器件中的集電極電壓，同時因此顯示了在更高功率電平上的最低電流使用。顯然，當(dāng)功率增加時，所耗散的電流將隨著增加的功率電平而增加。
圖2說明了一個曲線圖35，此曲線圖描述了圖1中所示的每一條曲線的功率耗散(在所有功率電平上對電流積分)。
因此由圖1來看，降低在所有功率電平上的電流的重要性被認(rèn)識到，例如，所述功率電平大多數(shù)時間不在最高電平上。在功率放大器中，電流消耗的不斷增加的重要性要求在所有功率電平上的不斷增加的效率。電流消耗的重要性已導(dǎo)致功率放大器(P.A.)設(shè)計(jì)者們主要使用AB類偏置技術(shù)。
當(dāng)CDMA P.A.主要操作在相對低的功率電平(相比于所需要的最大功率(大約少20到30dB))上時，電流消耗等于靜態(tài)電流。對于2.5G系統(tǒng)，電話中不同于語音傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸?shù)某霈F(xiàn)使得在數(shù)據(jù)流中PA的穿孔(puncturing)更加罕見(穿孔被語音壓縮允許)。
考慮到這些因素，為了增加電話的通話時間，對于降低未來功率放大器的Icq(靜態(tài)電流)更加注重。
未來的功率放大器(P.A.)是一種AB類放大器，其需要以接近或等于0的Icq提供線性，以便在一個60dB的動態(tài)范圍內(nèi)的所有功率電平上提供最大化的效率。然而，功率放大器在最高功率電平上的操作是一個主要的Icq要求。
為了滿足這兩個要求，幾種最新方案已經(jīng)被采用，如圖1和2中所示，包括使用一個直流/直流變換器，或者使用兩種操作模式以適用于高功率和低功率?？梢圆捎酶鞣N方法來適用于低功率電平和高功率電平在兩種偏置電流電平之間切換，在射頻調(diào)節(jié)器(line-up)間切換，增益級旁路，負(fù)載切換；最經(jīng)常使用的替換偏置電平。
上文中提到的這種滑動偏置技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種具有接近零阻抗或者甚至對于功率的略微負(fù)阻抗的偏置電路，以在高功率電平上提供附加的電流。然而這種技術(shù)一直非常難于實(shí)現(xiàn)。
所有方法當(dāng)中，使用一個直流/直流變換器能獲得最好的性能，然而需要高的成本和復(fù)雜度。目前，通常的管理耗散的措施一直是在兩個靜態(tài)電流之間進(jìn)行切換。然而這正變得無法滿足未來更具挑戰(zhàn)性的要求。
因此，為使用在無線應(yīng)用中的線性功率放大器提供一種“自適應(yīng)偏置”電路將是非常令人欣喜的，此電路在整個動態(tài)范圍內(nèi)提供最優(yōu)效率和線性。
本發(fā)明的一個目的是，提供一種新穎的最優(yōu)化的電路以用于降低消耗在功率放大器輸出級的靜態(tài)電流的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種功率放大器，以用于采用了(但不局限于)碼分多址(CDMA)、WCDMA和其他調(diào)制方案的無線電話和類似的通信系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)一種新穎的電路以最優(yōu)化在所有功率電平上的靜態(tài)電流。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，提供一種新穎的最優(yōu)化的偏置電路以用于降低消耗在實(shí)現(xiàn)于集成電路中的功率放大器輸出級中的靜態(tài)電流的數(shù)量。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種新穎的最優(yōu)化的偏置電路以用于降低消耗在實(shí)現(xiàn)于集成電路中的功率放大器輸出級中的靜態(tài)電流的數(shù)量，該集成電路實(shí)現(xiàn)InGaP HBT或者其他雙極型晶體管，所述晶體管包括但不局限于Si-BJT、GaAs-HBT、InP-HBT、SiGe-HBT電路器件或者類似的器件技術(shù)。
本發(fā)明還有一個進(jìn)一步目的是提供一種線性功率放大器，此放大器包括最優(yōu)化的電路以用于最小耗散和最優(yōu)線性。
依照本發(fā)明的原理，提供了一種操作在一個輸出頻帶的線性功率放大器，其具有一個輸出晶體管，此功率放大器包括一個電路裝置，用于生成一個偏置信號以產(chǎn)生一個流過所述功率放大器的所述輸出晶體管的靜態(tài)電流；一個檢測器電路裝置，用于檢測輸入到所述放大器的輸入信號，并根據(jù)所述輸入的功率電平生成一個驅(qū)動信號；以及一個自適應(yīng)偏置電路裝置，用于接收所述驅(qū)動信號并自動修改所述偏置信號和通過所述輸出晶體管的所述靜態(tài)電流，由此所述輸出級的所述靜態(tài)電流被減小和優(yōu)化，以用于在所有功率輸出電平上的最小耗散和最優(yōu)線性。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，所述偏置電路裝置被提供在為無線通信設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的射頻(RF)線性功率放大器中，其包括一個自適應(yīng)電路，此電路動態(tài)地控制輸出級放大器的靜態(tài)電流，該輸出級放大器自動跟蹤輸入到該放大器的、在高于某一功率輸出閾值的功率范圍內(nèi)的RF信號。
有利地是，本發(fā)明包括一個用于降低消耗在操作于AB類的功率放大器中的靜態(tài)電流的數(shù)量的電路。此電路優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)于無線電話和類似的依照(但不限于)CDMA、WCDMA或其他調(diào)制系統(tǒng)操作的通信設(shè)備中。
本發(fā)明的設(shè)備和方法的這些和其他特征、方面以及優(yōu)勢將在隨后的描述、所附的權(quán)利要求書以及附圖中變得更加易懂，其中圖1說明了一個所使用功率對所遞送功率的曲線圖12，即曲線表示所有操作功率電平出現(xiàn)的概率。
圖2說明了一個曲線圖，此曲線圖描述了圖1中所示的每一條曲線的功率耗散(在所有功率電平上對電流積分)。
圖3說明了一個兩級AB類型功率放大器。
圖4說明了一個AB類型功率放大器100的詳細(xì)例子，此放大器包括輸出級110和它的AB類偏置電路。
圖5說明了一個指示變化的Icq的最優(yōu)行為對輸出功率電平(Pout)的圖示。
圖6說明了一個在三種操作溫度條件下Icq-2電流值對P.A.的輸入功率(Pin)的圖示150。
圖7(a)說明了一條Icq-2電流響應(yīng)曲線，諸如曲線180。
圖7(b)說明了一個Icq-1和Icq-2控制曲線對P.A.的輸出功率(Pout)的圖示190，其中Icq-1在工作范圍內(nèi)為恒定，而Icq-2在兩個區(qū)域內(nèi)增加。
圖8說明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的滑動偏置電路的P.A.的一個簡化電路圖200。
圖9說明了檢測電路210的簡化電壓響應(yīng)。
圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)電路圖300’。
圖3說明了一個實(shí)現(xiàn)為N型偏置電路的AB類功率放大器50。此電路在共同所有的、共同待審的題為“IMPROVED LINEAR POWERAMPLIFIER(改良的線性功率放大器)”的美國專利申請序列號10/189,233中被公開，其所有內(nèi)容以及公開被引用于此以作參考?；旧险f，此AB類功率放大器50顯示為一個兩級放大器，其具有輸出增益晶體管Q1、Q2，每一個所述晶體管各自有耦合電容CQ1和CQ2以耦合RF信號，同時所述每一個晶體管各自有其自己的偏置電路偏置Q1和偏置Q2，所述偏置電路根據(jù)改變的操作條件和功率操作來動態(tài)地或自動地起作用以保持操作靜態(tài)電流(Icq)為恒定。RF輸入被顯示為通過CQ1耦合至Q1增益晶體管。第一級Q1通過一個級間阻抗匹配電路55與第二級匹配，以優(yōu)化該兩級配置。
圖4說明了一個AB類功率放大器100的例子，其可以包含圖3的典型電路中所示的兩級中的任意一級，同時其在共同所有、共同待審的美國專利申請序列號10/189,233中被描述。例如，示出一個RF輸入105、一個輸出晶體管110(例如Q1或Q2)和一個靜態(tài)偏置電流電路149，以便無論操作溫度、RF信號輸入變化如何，偏置電流將保持恒定。偏置電路149主要包括一個電流鏡電路，其包含一個晶體管120，該晶體管120保持一個集電極電流，其為RF輸出晶體管器件的集電極電流的鏡像。實(shí)際上，靜態(tài)電流由通過晶體管120的電流所確定。在一個多級放大器中，這個電路能被用于任一級。其優(yōu)點(diǎn)是其為溫度穩(wěn)定的偏置電路。控制環(huán)路允許電流被嚴(yán)密監(jiān)控，同時Icq能盡可能地被最小化。進(jìn)一步提供一個Vmode晶體管125，其為一種具有一個電壓(“V-Mode”)輸入126的晶體管，其在系統(tǒng)控制下(未示出)操作，以根據(jù)所施加的V-mode電壓在兩個不同電平間離散地改變靜態(tài)電流。這產(chǎn)生了一條功率耗散曲線，例如圖1和2中所示的曲線24。
對于如圖4所示的示例P.A.，指示一個變化Icq的最優(yōu)行為對輸出功率電平(Pout)的圖示被確定，且結(jié)果在圖5中給出。在該確定過程中，InGaP和AlGaAs器件已經(jīng)在所有溫度下被評估，然而可以理解的是，功率放大器輸出晶體管可以包括HBT或其他雙極型晶體管，所述晶體管包括但不限于Si-BJT、GaAs-HBT、InP-HBT、SiGe-HBT電路器件或者類似的器件技術(shù)。特別地，確定了什么樣的Icq對于P.A.的第一和第二級是必須的以在所有功率電平上滿足-46dBc而僅有較小的1-2dB的邊緣，同時額外地達(dá)到在28dBm處的25dB的最小增益要求，同時在所有功率電平上的10dB的最小增益要求也包括在內(nèi)。如圖5所示，其是一個繪出了在室溫下對于兩級P.A.的Icq1、2的原始數(shù)據(jù)對Pout(功率輸出)的示意圖140，其中確定了僅僅第二級偏置Icq2需要隨著功率電平而改變。這也就是說，在一個實(shí)現(xiàn)了如圖5所示的PCS InGaP器件的兩級功率放大器中，確定了從約15dBm起、以比在更低功率電平下更低的Icq2滿足所述要求是可能的，而當(dāng)曲線130非單調(diào)時滿足這樣一個要求是非常困難的。
如圖5的曲線圖所描述，最小Icq 130a在低于約0dBm時恒定在11mA左右。在所需的Icq2顯著增加前，從7dBm到19dBm有一個在26mA左右的第二Icq2平臺區(qū)130b。與僅僅使用Vmode控制來使Icq改變不同的是，一個滑動偏置電路被提供以便自動生成這樣一個Icq2曲線來適應(yīng)于平臺區(qū)130b，同時使對應(yīng)于Icq2的上升曲線高到最高功率電平。然而，優(yōu)選的是對Icq2在較高輸出功率電平上使用一個滑動偏置，而在較低功率電平上使用Vmode控制以適應(yīng)于平臺區(qū)130a，只要其不干擾滑動偏置操作。表1表示一個包括Icq值和在一個滑動偏置電路中使用Vmode控制的改變的示例產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范。
表1 Vmode與滑動偏置組合
表2 Vmode，無滑動偏置在表1中，Icq-1和Icq-2的值表示通過一個具有Vmode控制的滑動偏置電路可取得的目標(biāo)值。例如，26mA的值對一個通過偏置控制而利用效率增強(qiáng)的28dBm InGaP CDMA P.A.是近似最小值。特別地，Vmode表1解釋了通過增加一個Vmode開關(guān)到滑動偏置電路，可以提供一種非常有效的操作模式?；瑒悠秒娐坟?fù)責(zé)在最高功率電平上的電流增加。然而，該曲線顯示在功率低于大約5dBm時電流能被再次減小。因此對更有效的操作來說，該組合是更優(yōu)選的方法。對比之下值得注意的是，表2提供了在不實(shí)現(xiàn)滑動偏置電路的情況下實(shí)現(xiàn)Vmode系統(tǒng)偏置控制時將得到的靜態(tài)電流值。相比于表1中的值，表2中的靜態(tài)電流明顯更高。
可以理解的是，在本領(lǐng)域技術(shù)人員的設(shè)想范圍內(nèi)可能取得更低的Icq-2的值，例如，使用一個調(diào)節(jié)器切換方法而不是靜態(tài)電流切換。
除了Vmode的Icq-1和Icq-2控制的使用之外，一個滑動偏置電路的使用需要對在要控制的器件處的輸入功率的檢測。這個要求直接來源于所需電流隨著功率電平的變化(在輸入或者輸出處測得)。由于第一級的靜態(tài)電流不需要改變，所以功率能在輸入處使用一個與Q1聯(lián)合偏置的電流檢測器被很方便地檢測。由于Q1的靜態(tài)電流被嚴(yán)格控制，所以檢測器也將被嚴(yán)格控制。
圖6說明了在三個操作溫度條件下Icq-2電流值對P.A.的輸入功率(Pin)的圖示150，即炎熱160、室溫165和寒冷170。圖7(a)特別說明了一個圖示175，其概括了在所有溫度下(炎熱、室溫、寒冷)都可以接受的作為功率放大器的輸入功率(Pin)的函數(shù)的Icq-2電流值180。本發(fā)明的滑動偏置電路從而被配置以獲得一條諸如圖7(a)所示的曲線180的Icq-2電流響應(yīng)曲線。圖7(b)說明了Icq-1和Icq-2控制曲線對P.A.的輸出功率(Pout)的圖示190，其中Icq-1在操作范圍內(nèi)為恒定，以及Icq-2被示為在兩個區(qū)域內(nèi)增加。如表1所示，在20dBm后增加的一個區(qū)域?qū)⑼ㄟ^滑動偏置電路處理，而在5dBm增加的區(qū)域?qū)⑼ㄟ^Vmode控制來處理。
圖8說明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的滑動偏置電路的P.A.的一個簡化電路圖200。如圖8所示，P.A.200是一個如圖3中所描述的兩級AB類功率放大器，其具有增益晶體管Q1、Q2(每一個所述晶體管各自有耦合電容CQ1和CQ2以耦合RF信號)、一個級間匹配和Q1及Q2的偏置電路。此外，一個用于修改Q2偏置的滑動偏置電路250也包括在內(nèi)，如圖8所示，此電路被示為一個分離的電路?？梢岳斫獾氖?，Q2偏置和滑動電路可以集成起來。然而如圖8所示，P.A.200另外包括一個RF檢測電路210以檢測在放大器輸入上的進(jìn)入功率(incidentpower)。RF檢測電路210特別地對通過Q1(RFin)的電流進(jìn)行鏡像并且利用與Q1相同的偏置電路，該偏置電路表示為一個共同的偏置電路220。RF檢測電路210包含一個以恒定電流為偏置的用于AB類操作的晶體管Qd，如圖8所示，其用于驅(qū)動滑動偏置電路250。因此，當(dāng)功率輸入到此晶體管時，通過集電極的電流將會增加。所檢測的電流通過在檢測器集電極處的電阻212被改變?yōu)橐粋€電壓。這個電阻212的值也是檢測幅度的一個因子。如果電話不提供參考電壓，那么諸如帶隙(band gap)類型電路的生成參考電壓的電路必須被提供。在電容211上的所述改變的電壓信號隨著輸入到檢測電路210的RF信號的增加而增加，即電壓跟蹤輸入RF功率電平。電阻212和電容211在檢測電路210處的組合還作為一個濾波器來移除所跟蹤的電壓信號的任何RF調(diào)制，從而調(diào)制信號不會被饋送到滑動偏置電路250中。
平均電容211的值對于電路特性是至關(guān)重要的。太高的電容值將使得電路太慢，因而不能通過系統(tǒng)規(guī)范以穩(wěn)定P.A.的性能；太低的電容值將使檢測器的平均不合適。平均的缺乏可能在Q2的滑動偏置電路250的輸入處引起基帶調(diào)制。這將生成某一額外的鄰信道功率比(ACPR)以及功率放大器將不能滿足此嚴(yán)格的規(guī)范。
所檢測的電壓被用于饋送一個滑動電路，此電路改變由它自己的偏置電路提供的Q2的靜態(tài)電流。對級間電路和Q2的負(fù)載電路都沒有改變。
圖9說明了檢測電路210的簡化電壓響應(yīng)。檢測器晶體管Qd是一個與Q1有相同電流密度偏置的晶體管鏡。其鏡像比為r＝AQd/AQ1，這里“A”是晶體管發(fā)射極面積。如圖9的圖示所示，最大電壓VdO對應(yīng)于無功率通過檢測器，或者對應(yīng)于在值PdO以下的一個功率，在值PdO處Qd的基極開始傳導(dǎo)更多的電流。VdO＝Vref-R0*Icqd。此外，Icqd＝r*Icq1。通常，“AQd”的值或者“r”應(yīng)該選擇得盡可能小以最大化檢測器范圍(最大化“VdO”)。
由于偏置與Q1是共同的，通過RF檢測器210的靜態(tài)電流隨溫度和其他變量(如其他提供給P.A.的電壓)是非常穩(wěn)定的。檢測器是Q1的一個鏡像，且作為一個起始點(diǎn)，Cd的值與Cq1以相同的鏡像比成比例。然而通過檢測器210的輸入功率可以通過改變檢測器電容Cd的值而被調(diào)節(jié)成使得所檢測的電流在期望的電平“PdO”上開始滑動。在檢測器中，兩個電阻212a、212b的值并行地定義了Qd的RF負(fù)載RLd。同樣為了最大化檢測器的動態(tài)范圍，電阻的阻值應(yīng)該被選擇成使得RLd＝(Vref-Vsat)2/(2*PdM)，這里“PdM”是在檢測器輸出處所考慮的最高功率值。作為一個起始點(diǎn)，電阻R212a的值應(yīng)該被選擇成使得在最大功率電平上有VdM＝Vref-R212a*IdM(以電阻212a作為連接到Vref的電阻)；然而它也能被降低，如果目的不是最大化檢測器范圍或者符合所檢測的電壓且曲線的斜率符合Q2的偏置電路同時滿足圖7(a)中定義的靜態(tài)電流的要求的話。
由于所需電流隨著功率電平的變化，通過在P.A.第一級抽頭而檢測的輸入功率(電流檢測)是必須的。電路需要在一個“低”速下執(zhí)行，且當(dāng)更多功率在P.A.的輸入處被提供時將會開始啟動(kick in)(即不是以基帶速度)。這個考慮是非常重要的，因?yàn)樵诨鶐У腎cq的任何變化將依次改變所考慮的該級的增益和相位，因此調(diào)制這一級并在臨近信道內(nèi)產(chǎn)生附加的能量。ACPR則可能顯著惡化。存在由此電路允許的一個檢測器電容211的范圍，此范圍允許檢測器210平均基帶信號但仍然足夠快以滿足整個系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。由于基帶頻率在各個系統(tǒng)間是不同的，同時一個新的功率電平穩(wěn)定所需要的時間在各個系統(tǒng)間也是不同的，故這個范圍可隨不同系統(tǒng)而不同。
在滑動電路250的輸入處，電壓跟蹤輸入功率電平。由于Qd是一個操作于AB類配置的低于某一功率電平的晶體管，故將沒有所檢測的電壓，而在某一電壓閾值電平之后，滑動電路250將會開始啟動。在滑動電路250中可能需要存在某種信號的整形，例如必要時一個電阻糾正饋送到Q2偏置的電壓。優(yōu)選的是將滑動偏置電路250和Q2偏置電路集成在一起。
圖10是一個說明了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的電路300’的圖解，此電路表示輸出AB類P.A.的一部分，其對應(yīng)于圖8中所描述的電路部分300。電路300’說明了根據(jù)本發(fā)明的(RF)功率輸入檢測器電路210、可自適應(yīng)滑動電路250和Q2偏置電路。檢測器電路210的電壓輸出215直接被流過檢測器的電流所影響，并通過電阻227饋送到可自適應(yīng)滑動電路晶體管225中。操作時，當(dāng)電壓215下降(隨著通過檢測器的功率的增加)，通過晶體管225的電流將會下降。依次地，電阻228和晶體管120之間的比被改變，由于差分對325的組合將通過所有分支的總電流保持為恒定，通過晶體管120的靜態(tài)電流(Q2的一個鏡像)被改變。因此，通過輸出晶體管Q2的靜態(tài)電流Icq-2以本文描述的方式隨著改變的RF輸入電壓而被自動改變。應(yīng)該可以理解的是，在一個優(yōu)選實(shí)施例中，圖3中所示的借助一個Vmode信號126離散地改變靜態(tài)電流的Vmode晶體管125，可以被額外地并行提供給RF檢測120和可自適應(yīng)偏置電路250，以提供附加Vmode離散靜態(tài)電流Icq-2控制。在此實(shí)施例中，有兩個功率范圍，在這兩個范圍中通過輸出晶體管Q2的靜態(tài)電流Icq-2改變自適應(yīng)滑動偏置電路將在更高的功率電平上開始啟動(參見圖7(b))，而連同圖4被描述的Vmode將在由Vmode電壓126指定的預(yù)定的閾值處開始啟動，其例如用于在低于一個閾值功率的輸出功率電平上降低Icq電流，舉例來說此閾值功率可以為5dBm。自適應(yīng)偏置電路250開始啟動的電壓和變化的斜率依賴于基極電阻227的值和滑動偏置電路晶體管225的集電極電阻228的值以及如圖10中所示的參考電壓230。如上文中所描述的那樣，所述特點(diǎn)也都依賴于為檢測器所選擇的值。應(yīng)該可以理解的是，圖10的電路已經(jīng)被修改以省去某些電容器件和其他幫助抑制噪聲和在輸出級電路中增強(qiáng)穩(wěn)定性的電路元件。
由于此實(shí)施例中關(guān)于圖10所展示和描述的檢測器210通過晶體管250在另一側(cè)被連接到差分對325，故此晶體管恰好操作于飽和狀態(tài)，且其通過它的二極管而被打開。由于此切換操作，此電路的操作較之共同所有、共同待審的美國臨時專利申請No.60/433,752[案號15926，703067]中描述的滑動偏置將會更加陡峭(abrupt)。因此響應(yīng)如圖1中所示是在使用一個Vmode(離散改變)和一個滑動偏置曲線之間。
雖然已經(jīng)展示和描述了所認(rèn)為的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但可以理解的是，在不脫離本發(fā)明精神的情況下當(dāng)然可以在形式或細(xì)節(jié)上容易地進(jìn)行各種修改和改變。因此本發(fā)明不希望被限于所描述和說明的精確形式，而是能夠包含落入所附權(quán)利要求書范圍中的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種操作在輸出頻帶的射頻(RF)線性功率放大器(200)，其具有一個輸出晶體管(Q2)，所述功率放大器包括a)一個電路裝置(300’)，用于生成一個偏置信號，從而產(chǎn)生流過所述RF功率放大器的所述輸出晶體管(Q2)的靜態(tài)電流；b)一個檢測器電路裝置(210)，用于檢測輸入到所述放大器的RF輸入，并根據(jù)所述RF輸入的功率電平生成一個驅(qū)動信號(215)；c)一個自適應(yīng)電路裝置(250)，用于接收所述驅(qū)動信號(215)并自動修改所述偏置信號和通過所述輸出晶體管(Q2)的所述靜態(tài)電流，由此在所述輸出級處的所述靜態(tài)電流被減小和優(yōu)化，以用于在所有功率輸出電平上的最小耗散和最優(yōu)線性。
2.如權(quán)利要求1中所要求的線性功率放大器，其中自適應(yīng)電路裝置(250)通過跟蹤輸入到輸出級放大器的所述檢測到的RF信號而自動修改用于該放大器的所述靜態(tài)電流，所述RF信號在超過一個特定功率輸出閾值的功率范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2中所要求的線性功率放大器，其中用于生成所述驅(qū)動信號(215)的檢測器電路裝置(210)被連接到所述自適應(yīng)電路裝置(250)，所述自適應(yīng)電路裝置進(jìn)一步包括用于濾出所述驅(qū)動信號(215)的任何RF分量的裝置(211，212)。
4.如權(quán)利要求2中所要求的線性功率放大器，其中自適應(yīng)電路裝置(250)包括裝置(225，228)，以用于自動減小一個輸出級放大器的靜態(tài)電流，以從一個較低靜態(tài)電流狀態(tài)到達(dá)另一個較高靜態(tài)電流狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1中所要求的線性功率放大器，包括第一和第二功率輸出級，其中所述檢測器電路裝置(210)檢測輸入到所述第一輸出級(Q1)處的所述放大器的RF輸入，以減小第二輸出級(Q2)處的所述靜態(tài)電流。
6.如權(quán)利要求1中所要求的線性功率放大器，進(jìn)一步包括裝置(125，126)，用于在離散電壓控制下進(jìn)一步修改第二輸出級處的所述靜態(tài)電流。
7.一種包含一個操作在一個輸出頻帶內(nèi)的射頻(RF)線性功率放大器的設(shè)備，其具有一個輸出晶體管，所述功率放大器包括a)一個電路裝置(300’)，用于生成一個偏置信號，從而產(chǎn)生流過所述RF功率放大器的所述輸出晶體管(Q2)的靜態(tài)電流；b)一個檢測器電路裝置(210)，用于檢測輸入到所述放大器的RF輸入，并根據(jù)所述RF輸入的功率電平生成一個驅(qū)動信號(215)；c)一個自適應(yīng)電路裝置(250)，用于接收所述驅(qū)動信號(215)并自動修改所述偏置信號和通過所述輸出晶體管(Q2)的所述靜態(tài)電流，由此在所述輸出級處的所述靜態(tài)電流被減小和優(yōu)化，以用于在所有功率輸出電平上的最小耗散和最優(yōu)線性。
8.如權(quán)利要求7中所要求的設(shè)備，其中自適應(yīng)電路裝置(210)通過跟蹤輸入到輸出級放大器的所述檢測到的RF信號而自動修改用于該放大器的所述靜態(tài)電流，所述RF信號在超過一個特定功率輸出閾值的功率范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7中所要求的設(shè)備，其中用于生成所述驅(qū)動信號(215)的檢測器電路裝置(210)被連接到所述自適應(yīng)電路裝置，所述自適應(yīng)電路進(jìn)一步包括用于濾出所述驅(qū)動信號的任何RF分量的裝置(211，212)。
10.如權(quán)利要求7中所要求的設(shè)備，其中自適應(yīng)電路裝置包括裝置(225，228)，以用于自動減小一個輸出級放大器的靜態(tài)電流，以從一個較低靜態(tài)電流狀態(tài)到達(dá)另一個較高靜態(tài)電流狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求7中所要求的設(shè)備，包括第一和第二功率輸出級，其中所述檢測器電路裝置(210)檢測輸入到所述第一輸出級(Q1)處的所述放大器的RF輸入，以減小第二輸出級(Q2)處的所述靜態(tài)電流。
12.如權(quán)利要求7中所要求的設(shè)備，進(jìn)一步包括裝置(125，126)，用于在離散電壓控制下進(jìn)一步修改第二輸出級處的所述靜態(tài)電流。
13.一種自適應(yīng)電路(250)，用于動態(tài)地控制流過操作在一個輸出頻帶內(nèi)的具有一個輸出晶體管的線性功率放大器的所述輸出晶體管的靜態(tài)電流，所述線性功率放大器包括一個用于生成一個偏置信號、從而產(chǎn)生流過所述RF功率放大器的所述輸出晶體管的靜態(tài)電流的電路裝置(300’)，所述自適應(yīng)偏置電路包括a)一個檢測器電路裝置(210)，用于檢測輸入到所述放大器的RF輸入，并根據(jù)所述RF輸入的功率電平生成一個驅(qū)動信號(215)；b)裝置(225，228)，用于接收所述驅(qū)動信號并自動修改所述偏置信號和通過所述輸出晶體管的所述靜態(tài)電流，由此在所述輸出級處的所述靜態(tài)電流被減小和優(yōu)化，以用于在所有功率輸出電平上的最小耗散和最優(yōu)線性。
14.如權(quán)利要求13中所要求的自適應(yīng)電路，其中修改裝置(225，228)自動修改用于輸出級放大器的所述靜態(tài)電流來跟蹤輸入到該放大器的所述檢測到的RF信號，所述RF信號在超過一個特定功率輸出閾值的功率范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13中所要求的自適應(yīng)電路，其中用于生成所述驅(qū)動信號(215)的檢測器電路裝置(210)被連接到所述修改裝置，所述檢測器電路裝置進(jìn)一步包括用于濾出所述驅(qū)動信號的任何RF分量的裝置(211，212)。
16.如權(quán)利要求13中所要求的自適應(yīng)電路，其中用于生成一個偏置信號、從而產(chǎn)生一個靜態(tài)電流的所述電路裝置包括一個差分晶體管對(325)，所述修改裝置被連接到所述差分對的一側(cè)，以根據(jù)所述檢測到的RF信號輸入來自動修改輸出級放大器的所述靜態(tài)電流。
17.如權(quán)利要求13中所要求的自適應(yīng)電路，其中所述線性功率放大器包括第一(Q1)和第二(Q2)功率輸出級，其中所述檢測器電路裝置檢測輸入到所述第一輸出級處的所述放大器的RF輸入，以減小第二輸出級(Q2)處的所述靜態(tài)電流。
18.如權(quán)利要求13中所要求的自適應(yīng)電路，其中所述第二功率輸出級進(jìn)一步包括裝置(125，126)，用于在離散電壓控制下進(jìn)一步修改第二輸出級處的所述靜態(tài)電流。
全文摘要
一種射頻(RF)線性功率放大器，其具有一個輸出晶體管并且包括一個電路裝置，用于生成一個偏置信號，從而產(chǎn)生流過輸出晶體管的靜態(tài)電流；一個檢測器電路，用于檢測輸入到所述放大器的RF輸入，并根據(jù)所述RF輸入的功率電平生成一個驅(qū)動信號；以及一個自適應(yīng)電路，用于接收所述驅(qū)動信號并自動修改所述偏置信號和通過所述輸出晶體管的所述靜態(tài)電流。在所述輸出級處的所述靜態(tài)電流被減小和優(yōu)化，以用于在所有功率輸出電平上的最小耗散和最優(yōu)線性。用于所述射頻(RF)線性功率放大器的偏置電路包括一個可自適應(yīng)電路，其通過自動跟蹤輸入到輸出級放大器的RF信號而動態(tài)修改用于該放大器的靜態(tài)電流，所述RF信號在超過一個特定功率輸出閾值的功率范圍內(nèi)。
文檔編號H03F1/02GK1788412SQ200380106182
公開日2006年6月14日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月16日
發(fā)明者C·喬利 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司