專利名稱：可集成的電壓控制射頻功率放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及功率放大器，具體講涉及具有可變偏置電壓的可集成的功率放大器。
背景技術(shù)：
通常，在小尺寸的通信設(shè)備中，射頻(RF)信號在發(fā)送之前在發(fā)射機的輸出端通過功率放大器進行放大。考慮到功率放大器在輸出端的使用，對放大信號范圍的線性的關(guān)注是非常有意義的。放大效率也需要考慮，因為需要大量電流將RF信號放大到高電平。實際上，功率放大器要消耗RF電路的大約50％的功率，例如，在蜂窩電話中。因此，功率放大器的效率是決定電池壽命的主要因素。
因為功率放大器的RF輸出信號的幅度隨通信距離而變化，因此效率的提高可以從兩種方式考慮最大輸出信號的效率提高和低輸出信號的效率提高?？紤]到小尺寸的通信設(shè)備通常用于低功率，因此功率放大器對低功率RF信號的效率的提高對終端電池的使用時間和壽命具有直接、巨大的影響。關(guān)于此點，已經(jīng)開發(fā)出各種技術(shù)來提高低功率的放大效率，在功率放大器中的峰值功率仍然保持性能，從而提高小尺寸通信設(shè)備的性能。
圖1和2中描述了通過偏置控制提高傳統(tǒng)的功率放大器電路的低功率效率。
圖1是傳統(tǒng)功率放大器的電路圖，其中放大器晶體管的偏置電壓隨輸入端檢測的RF功率電平而變化。
參照圖1，具有以電阻14實現(xiàn)的電源阻抗Rs的輸入電源12將輸入信號Vin施加到RF功率放大器10。輸入電源12連接到直流(DC)阻塞電容器16。DC阻塞電容器16與電感器18結(jié)合，形成放大器晶體管32的輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。二極管20具有連接到電容器16一端的陰極和連接到保持電容器(holding capacitor)22一端的陽極。
保持電容器22的另一端接地。二極管20和保持電容器22集合形成負峰值檢測器23。二極管20的陰極的多數(shù)負電壓通過保持電容器22被保持在保持電容器22和二極管20之間。節(jié)點24的電壓反饋到低通反饋放大器31，該低通反饋放大器31包括控制放大器26、電壓源27、電阻28和電容器30。
晶體管32的漏極電流通過負載電阻36轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vout。電感器38用作RF扼流圈。電感器40和電容器42集合形成輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，電容器44用作DC阻塞電容器。
在這樣構(gòu)成的功率放大器10中，檢測器23位于功率放大器10的輸入端，用以檢測輸入RF功率的電平。二極管20將輸入RF信號轉(zhuǎn)換成DC信號?？刂品糯笃?6將通過電壓源27施加到輸入端的參考電壓Vref與施加到另一個輸入端的DC信號作比較，并生成適合晶體管32的偏置電壓。功率放大器10需要附加基準電壓，并且使用外部器件，即，非集成二極管。結(jié)果，將功率放大器10集成在單個芯片上是不可能的。因此，在功率放大器10的尺寸不能被縮小。
圖2是另一個傳統(tǒng)的功率放大器的電路圖，其中在其輸出端檢測RF功率電平。
參照圖2，功率放大器50包括第一功率放大單元52、第二功率放大單元54、柵極電壓控制器56、輸入匹配電路58、中間匹配電路60以及輸出匹配電路62。柵極電壓控制器56位于功率放大器50的輸出端，用以檢測RF功率電平。
柵極電壓控制器56具有輸出功率檢測器64和分壓器66。輸出功率檢測器64將功率放大器50的輸出端的已采樣的輸出信號轉(zhuǎn)換成DC信號。分壓器66，具有-5.0V電源以及兩個電阻R3和R4，將DC信號的電壓調(diào)整成適合放大器晶體管的電平。然后，被調(diào)整的DC信號反饋到第二功率放大單元54。
功率放大器具有在檢測電路中可能發(fā)生輸出功率損失的缺點。例如，在圖2的電路中，通過輸出匹配電路62的信號被部分引進柵極電壓控制器56，而不是用作負載。因此，增大信號損失的結(jié)果極有可能減少峰值功率以及功率放大器的效率。與圖1中的描述的功率放大器相似，功率放大器50需要二極管。因此，放大器尺寸增大，并且需要附加的外部功率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種RF功率放大器，采用由集成器件組成的功率檢測器，而不需要附加外部電源或外部二極管。
本發(fā)明的另一個目的是提供使用電壓控制電路的功率檢測器，用以通過源極跟隨器控制電壓電平，該源極跟隨器是互補器件。
本發(fā)明的再一個目的是提供小尺寸、低成本、效率提高的功率放大器，它可集成在一個單獨的芯片上。
以上目的是通過提供一種具有可變偏置電壓的集成RF功率放大器來實現(xiàn)的。在該RF功率放大器中，基于整流晶體管的非線性，第一偏置控制器檢測RF信號的幅度，并且輸出隨所檢測的幅度而變化的DC信號。第二偏置控制器通過調(diào)整DC信號的電壓使放大效率最優(yōu)化，所述DC信號是通過作為互補器件的源極跟隨器晶體管從第一偏置控制器接收的。放大器晶體管是由驅(qū)動電壓觸發(fā)的，根據(jù)從第二偏置控制器接收的偏置電壓放大輸入信號，并且輸出放大的信號。


通過下文中結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更明朗圖1是傳統(tǒng)功率放大器的電路圖，其中在其輸入端檢測RF功率電平；圖2是另一個傳統(tǒng)功率放大器的電路圖，其中在其輸出端檢測RF功率電平；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的可集成功率放大器的電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的可集成功率放大器的電路圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的功率放大器中的輸入功率與偏置電壓相互關(guān)系的曲線圖；圖6示出了不使用可變偏置電路的傳統(tǒng)功率放大器中，輸入功率與效率相互關(guān)系的曲線圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的使用可變偏置電路的功率放大器中，輸入功率與效率相互關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下文的描述中，眾所周知的功能或結(jié)構(gòu)將不再詳細描述，因為對他們進行不必要的描述將使本發(fā)明變得模糊。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的集成功率放大器的電路圖。
參照圖3，功率放大器100除了包括放大晶體管150外，還包括第一和第二偏置控制器130和140，用以根據(jù)輸入功率電平控制偏置電壓、輸入匹配電路110和輸出匹配電路120，最好，所述放大晶體管150是A型、AB型或B型FET(場效應(yīng)晶體管)。輸入和輸出匹配電路110和120都是根據(jù)使用頻率、增益以及所使用晶體管的類型，利用無源器件來組成。
RF輸入信號被反饋到輸入匹配電路110，該匹配電路110包括電感器L1和電容器C2。電感器L1和電容器C2能夠提供一個輸入匹配阻抗，用于匹配輸入信號的阻抗和放大器晶體管150的輸入阻抗。輸入信號還經(jīng)過電容器C1提供給第一偏置控制器130。第一偏置控制器130用作RF檢測器，用以在功率放大器100的輸入端檢測輸入信號的幅度，并生成根據(jù)該幅度上升或下降的DC信號。
第一偏置控制器130由偏置電阻R1和R2、整流晶體管T1、電阻R3和電容器C5組成。偏置電阻R1的一端連接到驅(qū)動電壓VDD，另一端連接到整流晶體管T1的柵極。偏置電阻R2的一端連接到整流晶體管T1的柵極，另一端接地。整流晶體管T1的漏極和柵極互相連接，其源極接地。電阻R3的一端連接到整流晶體管T1的漏極，另一端連接到電容器C5的一端。電容器C5的另一端接地。整流晶體管T1是可集成器件，包括FET。
第二偏置控制器140用作DC電平移位器，用于將DC信號的電壓調(diào)整到使放大效率最優(yōu)的偏置電壓。最好，第二偏置控制器140包括用作源極跟隨器的PMOS(P溝道金屬-氧化物半導體)FET T2、用于對電壓分壓的電阻R6和R7以及用作低通濾波器的電容器C6。
來自第一偏置控制器130的電阻R3和電容器C5的DC信號被反饋到晶體管T2的柵極。晶體管T2的柵極連接到電阻R4的一端。電阻R4的另一端接地。晶體管T2通過在其源極接收來自偏置電阻R5的驅(qū)動電壓VDD而被觸發(fā)，其漏極接地。從晶體管T2的源極輸出的信號以預定的比率被分壓，所述預定比率是由電阻R6和R7的相對阻值設(shè)置的。被分壓的信號由電容器C6低通濾波并且經(jīng)過用來隔離RF信號的電阻R8施加到放大器晶體管150的柵極，從而提供偏置電壓。
放大器晶體管150由驅(qū)動電壓VDD觸發(fā)并且通過電阻R8偏置。電感器L2連接在驅(qū)動電壓VDD和放大晶體管150的源極之間，用作RF扼流圈。由放大晶體管150放大的信號以利用包括電容器C3和C4以及電感器L3的輸出匹配電路120所匹配的輸出阻抗來輸出。
為了更詳細地描述功率放大器100的操作，輸入端RF IN(RF輸入)的RF信號反饋到輸入匹配電路110，同時它的一部分被采樣并且通過電容器C1被反饋到第一偏置控制器130。在第一偏置控制器130中，輸入信號被轉(zhuǎn)換成DC信號，由于以電阻R1和R2偏置的整流晶體管T1的非線性，所述DC信號隨輸入信號的幅度而變化。DC信號仍含有RF分量，而大部分RF分量都被一個低通濾波器過濾掉，該低通濾波器由連接到整流晶體管T1和電容器C5的電阻R3形成。
經(jīng)過過濾后的DC信號不適合用作放大晶體管150的偏置，這是因為它具有取決于輸入信號的功率電平的0V或者介于0.2到0.3V之間的低電壓。因此，利用作為互補器件的源極跟隨器晶體管T2將DC信號的電壓上移到預定電平。電壓的移位量和互補器件的偏置通過驅(qū)動電壓VDD和晶體管T2之間的電阻R5被調(diào)整。
由電阻R6和R7形成的電壓分壓器將移位后的DC信號的電壓轉(zhuǎn)化成適合放大器晶體管150的偏置電壓。電容器C6在電阻R6和R7間接地，從而用作低通濾波器。它基本上去掉了來自偏置信號的所有RF分量。電阻R8用來隔離RF分量，將過濾后的偏置信號傳送到放大器晶體管150的柵極。
放大器晶體管150是FET，具有由偏置信號偏置的柵極、接地的源極以及經(jīng)過電感器L2接收驅(qū)動電壓VDD的漏極。放大器晶體管150將從輸入匹配電路110接收的輸入信號放大，并將放大的信號提供到輸出匹配電路120。輸出匹配電路120由電容器C3、電容器C4以及電感器L3組成，其中所述電容器C3的一端連接到放大器晶體管150的漏極，所述電容器C4的一端連接到所述電容器C3的另一端，電容器C4的另一端接地，所述電感器L3連接在所述電容器C3的另一端與功率放大器100的輸出端子RF OUT(RF輸出)之間。輸出匹配電路120在匹配其輸出阻抗之后最終輸出被放大的信號。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的可集成功率放大器的電路圖。
參照圖4，功率放大器200包括放大器晶體管250、輸入匹配電路210、輸出匹配電路220以及第一和第二偏置控制器230和240，最好放大器晶體管250是A、AB或B型的FET。與圖3描述的功率放大器相比較，第二偏置控制器240利用用作比如PMOS的互補器件的源極跟隨器晶體管T4生成DC信號，并且通過運算放大器249將DC信號的電壓轉(zhuǎn)換成適合放大器晶體管250的偏置電壓。
RF輸入信號被反饋到輸入匹配電路210，該輸入匹配電路包括電感器L4和電容器C8。電感器L4和電容器C8能夠提供一個輸入匹配阻抗，用于匹配輸入信號的阻抗的和放大器晶體管250的輸入阻抗。輸入信號也經(jīng)過電容器C7被反饋到第一偏置控制器230。第一偏置控制器230用作RF檢測器，用于在功率放大器200的輸入端檢測輸入信號的幅度，并且生成隨根據(jù)檢測的幅度上升或下降的DC信號。
第一偏置控制器230包括偏置電阻R9和R10、整流晶體管T3、電阻R11和電容器C11。偏置電阻R9的一端連接到驅(qū)動電壓VDD，另一端連接到整流晶體管T3的柵極。偏置電阻R10的一端連接到整流晶體管T3的柵極，另一端接地。整流晶體管T3的漏極和柵極互相連接，其源極接地。電阻R11的一端連接到整流晶體管T3的漏極，其另一端連接到電容器C11的一端。電容器C11的另一端接地。整流晶體管T3是可集成器件，它包括FET。
第二偏置控制器240用作DC電平移位器，用于將在第一偏置控制器230中生成的DC信號的電壓調(diào)整到使功率放大器200的效率最優(yōu)的偏置電壓。最好，第二偏置控制器240具有源極跟隨器晶體管T4、用于分壓電壓的電阻R14和R15、運算放大器249、用于對電壓分壓的電阻R16和R17以及用作低通濾波器的電容器C12，該源極跟隨晶體管T4最好是PMOS FET。
在第一偏置控制器230中生成的DC信號從電阻R11和電容器C11被反饋到晶體管T4的柵極。晶體管T4的柵極連接到電阻R12的一端。電阻R12的另一端接地。晶體管T4通過在其源極接收來自偏置電阻R13的驅(qū)動電壓VDD而被觸發(fā)，其漏極接地。從晶體管T4的源極輸出的信號反饋到運算放大器249的正輸入端。
不使用附件外部電源，電阻R14和R15以預定比率對驅(qū)動電壓VDD進行分壓，并且經(jīng)過電阻R16將作為參考電壓的分壓電壓提供到運算放大器249的負輸入端。運算放大器249的輸出端通過電容器C12接地，電阻R17將運算放大器249的輸出反饋回其負輸入端。
運算放大器249將從晶體管T4接收的信號的電壓與參考電壓作比較。代表比較結(jié)果的DC信號以預定的比率被分壓并作為偏置控制信號輸出，所述預定比率是由電阻R16和R17的相對阻抗設(shè)置的。該偏置控制信號由電容器12低通濾波，并通過電阻R18被施加到放大器晶體管250的柵極，從而生成偏置電壓。
放大器晶體管250由驅(qū)動電壓VDD觸發(fā)并通過電阻R18偏置。電感器L5連接在驅(qū)動電壓VDD和放大器晶體管250的源極之間，用作RF扼流圈。由放大器晶體管250放大的信號以利用具有電容器C9和C10以及電感器L6的輸出匹配電路220所匹配的輸出阻抗被輸出。
輸出匹配電容220由電容器C9、電容器C10和電感器L6組成。其中，電容器C9的一端連接到放大器晶體管250的漏極，電容器C10的一端連接到電容器C9的另一端，另一端接地，電感器L6連接在電容器C9的另一端和功率放大器200的輸出端子RF OUT(RF輸出)之間。輸出匹配電路220匹配放大信號的輸出阻抗。
圖4中描述的功率放大器的這種結(jié)構(gòu)使偏置電壓的電平和變化范圍能夠通過使用運算放大器249更精確地調(diào)整。類似于圖3中描述的功率放大器，運算放大器249由以電阻R14和R15分壓的驅(qū)動電壓觸發(fā)，而不使用附加外部電源。運算放大器249的輸出被調(diào)整為具有基于電阻R16與電阻R17的阻值比的最優(yōu)電壓電平。
圖5和7是描述根據(jù)本發(fā)明的功率放大器的性能的曲線圖。
圖5描述了功率放大器中的可變偏置電壓。在沒有可變偏置電壓的功率放大器中，施加到放大器晶體管的柵極的偏置電壓保持在預定電壓，而不考慮輸入功率電平，而在根據(jù)本發(fā)明的功率放大器中，偏置電壓隨輸入功率電平而變化。
在發(fā)明的功率放大器中，接近峰值功率點的偏置電壓與沒有可變偏置電壓的典型功率放大器中的偏置電壓幾乎相等。然而，由于輸入功率逐漸下降，因此可利用小電流來實現(xiàn)放大性能，而不象傳統(tǒng)系統(tǒng)中為實現(xiàn)最大功率操作需要大電流。因此，降低施加到晶體管的偏置電壓減少了DC功率消耗，并且提高了放大器的功率附加效率(Power Added Efficiency，PAE)。
圖6描述了沒有可變偏置電路的典型功率放大器中輸入功率與效率的對比，圖7描述了根據(jù)本發(fā)明的具有可變偏置電路的功率放大器中輸入功率與效率的對比?？梢钥吹?，在兩種功率放大器中的峰值功率處具有實際上相同的效率。然而，在-3dBm的低功率下，根據(jù)本發(fā)明的功率放大器的效率是6.5％，與傳統(tǒng)的功率放大器的效率4.5％相比上升了差不多60％。也就是說，本發(fā)明的可變偏置電路顯著提高了低功率的效率，保持了功率放大器的峰值功率以及峰值功率的效率。
正如以下所述，本發(fā)明具有下列主要作用。
本發(fā)明提供了用于功率放大器的偏置電路，根據(jù)輸入信號變化的偏置電壓施加到放大器晶體管，從而提高了統(tǒng)計上廣泛使用的低功率電平的效率，保持了峰值功率的放大效率。由于不再使用外部電源，功率放大器不需要附加的產(chǎn)生功率的偏置電路。由于使用了帶有可集成晶體管的功率檢測器，比如金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，代替使用外部二極管，功率放大器能夠被簡化和縮小。而且，利用包括基于比如PMOS的互補器件的源極跟隨器的電壓控制電路，將偏置電壓調(diào)整為適合放大器晶體管的電壓，就能夠?qū)⑺须娐芳稍趩蝹€芯片上，從而制造小尺寸、低成本和效率提高的功率放大器。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照其特定優(yōu)選實施例示出和描述，對于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不偏離附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其作形式和內(nèi)容上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種射頻(RF)功率放大器，包括第一偏置控制器，基于整流晶體管的非線性，檢測輸入RF信號的幅度，并且輸出隨所檢測的幅度而變化的直流(DC)信號；第二偏置控制器，通過調(diào)整通過源極跟隨器晶體管從所述第一偏置控制器接收的DC信號的電壓，來使放大效率最優(yōu)化；以及放大器晶體管，由驅(qū)動電壓觸發(fā)，根據(jù)從所述第二偏置控制器接收的所述偏置電壓放大所述輸入信號，并且輸出所放大的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF功率放大器，其中所述第一偏置控制器包括整流晶體管，具有接收輸入信號的柵極、連接到該柵極的漏極和接地的源極；第一偏置電阻，其一端連接到所述放大器晶體管的驅(qū)動電壓，另一端連接到所述整流晶體管的柵極；第二偏置電阻，其一端連接到所述整流晶體管的柵極，另一端接地；以及第一低通濾波器，連接到所述整流晶體管的漏極，用于減少所述DC信號的RF分量，并將RF分量減少后的DC信號提供給所述第二偏置控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RF功率放大器，其中所述第一低通濾波器包括一個電阻，其第一端連接到所述整流晶體管的漏極，第二端連接到一個電容器的第一端，該電容器的第二端接地，所述電阻的第二端是所述第一偏置控制器的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RF功率放大器，其中所述第二偏置控制器包括第三偏置電阻，其一端連接到所述驅(qū)動電壓；所述源極跟隨器晶體管具有連接到所述第一偏置控制器的輸出端的柵極、接地的漏極和連接到所述第三偏置電阻另一端的源極；分壓器，具有第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的第一端連接到所述源極跟隨器晶體管的源極，所述第二分壓電阻的第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，所述第二分壓電阻的第二端接地，所述分壓器用于調(diào)整從所述第一偏置控制器接收的所述DC信號的電壓電平；以及第二低通濾波器，用于去除從所述分壓器接收的信號中的RF分量，并將RF分量去除后的信號作為偏置電壓提供給所述放大器晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RF功率放大器，其中所述源極跟隨器晶體管是互補器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RF功率放大器，其中所述第二低通濾波器包括一電容器，其第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，其第二端接地，所述電容器的第一端是所述第二偏置控制器的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RF功率放大器，其中所述第二偏置控制器包括第三偏置電阻，其一端連接到所述驅(qū)動電壓；所述源極跟隨器晶體管具有連接到所述第一偏置控制器的輸出端的柵極、接地的漏極和連接到所述第三偏置電阻另一端的源極；第一分壓器，包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的第一端連接到所述驅(qū)動電壓，所述第二分壓電阻的第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，所述第二分壓電阻的第二端接地；第一電阻，其第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端；運算放大器，其正極輸入端連接到所述源極跟隨器晶體管的源極，其負極輸入端連接到所述第一電阻的第二端；第二電阻，用于將所述運算放大器的輸出反饋回所述運算放大器的所述負極輸入；以及第二低通濾波器，用于從功率運算放大器的輸出中去除RF分量，并將RF分量去除后的信號作為偏置電壓提供給所述放大器晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RF功率放大器，其中所述源極跟隨器晶體管是互補器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的RF功率放大器，其中所述第二低通濾波器包括電容器，該電容器的第一端連接到所述運算放大器的輸出，第二端接地，所述電容器的第一端是所述第二偏置控制器的輸出端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RF功率放大器，還包括輸入和輸出匹配電路，用于使所述輸入和輸出信號的阻抗與所述放大器晶體管的輸入和輸出阻抗相匹配。
11.一種射頻(RF)功率放大器，包括第一偏置控制器，基于整流晶體管的非線性，檢測輸入RF信號的幅度，并且輸出隨所檢測的幅度而變化的直流(DC)信號；第二偏置控制器，用于產(chǎn)生一個偏置電壓，用來通過調(diào)整經(jīng)過源極跟隨器晶體管從所述第一偏置控制器接收的DC信號的電壓，來使放大效率最優(yōu)化；以及放大器晶體管，由驅(qū)動電壓觸發(fā)，根據(jù)從所述第二偏置控制器接收的所述偏置電壓放大所述輸入信號，并且輸出所放大的信號，其中所述第二偏置控制器包括第一偏置電阻，其一端連接到所述驅(qū)動電壓；所述源極跟隨器晶體管具有連接到所述第一偏置控制器的輸出端的柵極、接地的漏極和連接到所述第一偏置電阻另一端的源極；分壓器，具有第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的第一端連接到所述源極跟隨器晶體管的源極，所述第二分壓電阻的第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，所述第二分壓電阻的第二端接地，所述分壓器用于調(diào)整從所述第一偏置控制器接收的DC信號的電壓電平；以及第一低通濾波器，用于去除從所述分壓器接收的信號中的RF分量，并且將RF分量去除后的信號作為偏置電壓提供到所述放大器晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RF功率放大器，其中所述第一偏置控制器包括整流晶體管，具有接收輸入信號的柵極、連接到所述柵極的漏極和接地的源極；第二偏置電阻，其一端連接到所述放大器晶體管的驅(qū)動電壓，另一端連接到所述整流晶體管的柵極；第三偏置電阻，其一端連接到所述整流晶體管的柵極，另一端接地；以及第二低通濾波器，連接到所述整流晶體管的漏極，用于減少所述DC信號的RF分量，并將RF分量減少后的DC信號提供到所述第二偏置控制器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的RF功率放大器，其中所述第一低通濾波器包括一個電阻，其第一端連接到所述整流晶體管的漏極，第二端連接到一個電容器的第一端，該電容器的第二端接地，所述電阻的第二端是所述第一偏置控制器的輸出端。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RF功率放大器，其中所述源極跟隨器晶體管是互補器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的RF功率放大器，其中所述第二低通濾波器包括一電容器，其第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，其第二端接地，所述電容器的第一端是所述第二偏置控制器的輸出端。
16.一種射頻(RF)功率放大器，包括第一偏置控制器，基于整流晶體管的非線性，檢測輸入RF信號的幅度，并且輸出隨所檢測的幅度而變化的直流(DC)信號；第二偏置控制器，通過調(diào)整通過源極跟隨器晶體管從所述第一偏置控制器接收的DC信號的電壓，來使放大效率最優(yōu)化；以及放大器晶體管，由驅(qū)動電壓觸發(fā)，根據(jù)從所述第二偏置控制器接收的所述偏置電壓放大所述輸入信號，并且輸出所放大的信號，其中所述第二偏置控制器包括第一偏置電阻，其一端連接到所述驅(qū)動電壓；所述源極跟隨器晶體管具有連接到所述第一偏置控制器的輸出端的柵極、接地的漏極和連接到所述第一偏置電阻另一端的源極；第一分壓器，包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，所述第一分壓電阻的第一端連接到所述驅(qū)動電壓，所述第二分壓電阻的第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端，其第二端接地；第一電阻，其第一端連接到所述第一分壓電阻的第二端；運算放大器，其正極輸入連接到所述源極跟隨器晶體管的源極，其負極輸入連接到所述第一電阻的第二端；第二電阻，用于將所述運算放大器的輸出反饋回所述運算放大器的負極輸入；以及第一低通濾波器，用于從功率運算放大器的所述輸出中去除RF分量，并將RF分量去除后的信號作為偏置電壓提供給所述放大器晶體管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的RF功率放大器，其中所述第一偏置控制器包括整流晶體管，具有接收輸入信號的柵極、連接到該柵極的漏極和接地的源極；第二偏置電阻，其一端連接到所述放大器晶體管的驅(qū)動電壓，另一端連接到所述整流晶體管的柵極；第三偏置電阻，其一端連接到所述整流晶體管的柵極，另一端接地；以及第二低通濾波器，連接到所述整流晶體管的漏極，用于減少所述DC信號的RF分量，并將RF分量減少后的DC信號提供到所述第二偏置控制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的RF功率放大器，其中所述第一低通濾波器包括一個電阻，其第一端連接到所述整流晶體管的漏極，第二端連接到一個電容器的第一端，該電容器的第二端接地，所述電阻的第二端是所述第一偏置控制器的輸出端。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的RF功率放大器，其中所述源極跟隨器晶體管是互補器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的RF功率放大器，其中所述第二低通濾波器包括電容器，該電容器的第一端連接到所述運算放大器的輸出，第二端接地，所述電容器的第一端是所述第二偏置控制器的輸出端。
全文摘要
公開了一種具有可變偏置電壓的可集成功率放大器，其中，基于整流晶體管的非線性，第一偏置控制器檢測RF信號的幅度，并且輸出隨所檢測的幅度而變化的DC信號。第二偏置控制器通過調(diào)整DC信號的電壓使放大效率最優(yōu)化，所述DC信號是經(jīng)過作為互補器件的源極跟隨器晶體管從第一偏置控制器接收的。放大器晶體管是由驅(qū)動電壓觸發(fā)的，根據(jù)從第二偏置控制器接收的偏置電壓放大輸入信號，并且輸出放大信號。
文檔編號H03F1/02GK1551486SQ200410031569
公開日2004年12月1日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者漁允成, 趙啟鈺, 李光斗 申請人:三星電子株式會社