[發(fā)明專利]利用可調(diào)電感和改善功率放大器線性度的電路結(jié)構(gòu)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810813904.4
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108768312A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹克;徐棟麟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海亮牛半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/193;H03F3/21;H03F3/24;H03F3/45;H03F3/68
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴

本發(fā)明公開一種利用可調(diào)電感和改善功率放大器線性度的電路結(jié)構(gòu)及方法，包含片上變壓器耦合輸入網(wǎng)絡(luò)、晶體管放大器電路、輸出網(wǎng)絡(luò)、控制及偏置產(chǎn)生電路和包絡(luò)檢測電路；晶體管放大器電路分別與片上變壓器耦合輸入網(wǎng)絡(luò)及輸出網(wǎng)絡(luò)連接；晶體管放大器電路設(shè)有電容電感并聯(lián)諧振回路，電容電感并聯(lián)諧振回路中并聯(lián)的電容和可調(diào)電感；包絡(luò)檢測電路與控制及偏置產(chǎn)生電路連接，檢測輸入網(wǎng)絡(luò)或輸出網(wǎng)絡(luò)的射頻信號的包絡(luò)信號，產(chǎn)生所需的偏置信號和可調(diào)電感的控制信號。本發(fā)明通過采用并聯(lián)可調(diào)LC回路的辦法，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可調(diào)的低阻偏置回路改善AM?AM非線性、可調(diào)電感消除AM?PM非線性；方便地用在多級放大器級間匹配和阻抗變換網(wǎng)絡(luò)中，便于多級射頻功放級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻功率放大器電路領(lǐng)域，特別涉及一種利用可調(diào)電感和改善功率放大器線性度的電路結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

射頻功率放大器(以下簡寫為射頻功放)是決定無線通信發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號和功耗高低的決定性部件。為了有效利用頻譜資源，現(xiàn)代無線數(shù)字通信中大量采用非恒包絡(luò)調(diào)制方式，這就對射頻功放的線性度提出了很高的要求。

射頻功放的線性度指標(biāo)可以從兩個(gè)方面來考察，即輸入幅度-輸出幅度特性(以下簡寫為AM-AM特性)和輸入幅度-輸出相位特性(以下簡寫為AM-PM特性)。

理想的單級射頻功放的輸入-輸出特性表現(xiàn)為，輸出信號的幅度與輸入信號的幅度呈現(xiàn)線性關(guān)系，而輸出信號的相位不隨輸入信號的幅度不同而不同。一般地，射頻功放的AM-AM特性主要與其直流工作點(diǎn)相關(guān)，而AM-PM特性主要與射頻功放的輸入阻抗和輸出阻抗中容性電抗大小相關(guān)。多級級聯(lián)的射頻功放的AM-AM和AM-PM特性由各級聯(lián)放大器的AM-AM和AM-PM特性決定，改善各個(gè)級聯(lián)放大器的線性度即能改善級聯(lián)放大器總體線性度。

典型的晶體管射頻功放AM-AM特性呈現(xiàn)增益壓縮現(xiàn)象，即隨著輸入信號幅度增大，放大器的增益下降。一般地，為了改善增益壓縮造成的非線性，可以提高射頻功放的偏置電流。提高偏置電流的代價(jià)是射頻功放的效率下降。

典型的晶體管射頻功放AM-PM特性與輸入端呈現(xiàn)出與信號幅度相關(guān)的容性阻抗有關(guān)：當(dāng)輸入信號幅度增大，放大器的等效并聯(lián)輸入電容增大；反之，當(dāng)輸入信號幅度減小，放大器的等效并聯(lián)輸入電容減小。輸入端的等效電容的變化會(huì)導(dǎo)致被放大信號的相位的變化產(chǎn)生信號失真。放大器的輸出阻抗也呈現(xiàn)出相位與信號幅度的類似相關(guān)性。

為了減弱射頻功放的等效輸入電容增大造成的非線性，可以在輸入端額外并聯(lián)一個(gè)電容，該電容大小隨輸入信號幅度增大而減小，這樣可以達(dá)到線性補(bǔ)償?shù)哪康摹５遣捎眠@種辦法，代價(jià)是增大射頻功放的輸入負(fù)載導(dǎo)致增益下降，同樣也會(huì)降低放大器的效率。

另外一種消弭射頻功放輸入非線性AM-PM特性的方法是，利用可調(diào)電感與等效輸入電容構(gòu)成串聯(lián)，根據(jù)輸入信號幅度變化來控制可調(diào)電感的感值，使之與射頻功放的等效輸入電容的變化相抵消，這樣可以使AM-PM特性得以線性化。該方案的缺點(diǎn)是，電感在信號通路上，不方便隔離高頻信號與直流偏置信號，要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)低阻抗的偏置電壓回路代價(jià)較高。而偏置回路本身的阻抗太高，會(huì)引起射頻功放的臨近信道泄漏和上下邊帶不對稱等非線性效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容