栅偏置网络的自偏置分布式放大器的功率增强装置和方法制造方法及图纸

本文提供了具有栅极偏置网络的自偏置分布式放大器的功率增强装置和方法。通过采样输出功率，具有滤波器网络的栅极偏置网络可以调整栅极偏置，以便改进P1dB压缩点和自偏置分布式放大器的Psat饱和功率电平。有利地，可以使用无源部件来导出滤波器网络，从而使其易于实现并且成本有效的方法来改进线性和输出功率。

Power enhancement device and method for self biased distributed amplifier of grid bias network

Power enhancement devices and methods for a self biased distributed amplifier having a gate bias network are provided. By sampling the output power, the gate bias network with the filter network can adjust the gate bias in order to improve the Psat saturation power level of the P1dB compression point and the self biased distributed amplifier. Advantageously, a filter network can be derived using passive components, so that it is easy to implement and cost effective methods to improve linear and output power.

【技术实现步骤摘要】
栅偏置网络的自偏置分布式放大器的功率增强装置和方法
本专利技术的实施例涉及电子电路，更具体地涉及具有栅极偏置网络的射频(RF)放大器。
技术介绍
射频(RF)放大器可以使用分布式放大器以具有改进的线性度来放大RF信号。可以使用为高频操作定制的场效应晶体管(FET)或双极晶体管来形成分布式放大器。例如，可以使用GaAs高电子迁移率晶体管(HEMT)或SiC金属半导体FET(MESFET)制造分布式放大器。一种应用是功率放大。RF放大器可以用在通信系统中以放大RF信号以在天线或电缆处传输。
技术实现思路
在一个实施例中，一种装置包括电子设备，功率检测电路和控制路径。该电子装置至少具有第一端，第二端及第三端；并且所述电子设备是射频(RF)功率放大器的输出级的一部分。功率检测电路耦合到输出级的输出节点；并且所述功率检测电路被配置为在检测节点处生成检测输出。控制路径设置在电源检测电路的检测节点和电子设备的第一节点之间；并且控制路径由无源低通滤波器网络组成。此外，控制路径被配置为对电子设备的偏置提供升压以减少增益压缩。输出级还可以包括用于分布式架构的多个并联的电子设备。此外，功率检测电路可以电容耦合到输出级的输出节点。或者功率检测电路可以通过耦合的线耦合器耦合到输出级的输出节点。此外，功率检测电路可以包括整流器。无源滤波器网络可以包括具有至少第一电阻器，第二电阻器和电容器的低通滤波器网络。电容器的电容量和与第一电阻器相关联的第一电阻的量可以确定升压对偏压的冲击速率。另外，与第二电阻器相关联的电容量和第二电阻器的量可以确定对偏置的升压的衰减速率。电子器件可以经由耦合到第二端子的电阻器自偏置。电子器件可以包括场效应晶体管，其中第一端子对应于栅极，第二端子对应于源极，第三端子对应于漏极。场效应晶体管可以是增强型场效应晶体管或耗尽型场效应晶体管。此外，场效应晶体管可以是n型或p型场效应晶体管。电子器件还可以包括双极结型晶体管，其具有对应于基极的第一端子，第二端子对应于发射极，第三端子对应于集电极。双极结型晶体管可以是npn双极结型晶体管或pnp双极型结型晶体管。在另一实施例中，一种装置包括射频(RF)功率放大器，功率检测电路和控制路径。RF功率放大器具有至少一个输入节点和一个输出节点。功率检测电路耦合到输出节点并且被配置为在检测节点处产生检测输出。控制路径设置在功率检测电路的检测节点和RF功率放大器的输入节点之间；并且控制路径由无源滤波器网络组成。此外，控制路径被配置为提供对RF功率放大器的偏置的升压以减少增益压缩。RF功率放大器还可以包括用于分布式架构的多个并联的放大器。此外，功率检测电路可以电容耦合到输出节点。或者功率检测电路可以通过耦合的线耦合器耦合到输出节点。此外，功率检测电路可以被配置为检测输出节点处的信号的包络。无源滤波器网络可以包括具有电阻器和至少一个存储元件(诸如电容器或电感器)的低通滤波器网络。在另一个实施例中，一种放大的方法包括：自偏置射频(RF)功率放大器；检测所述RF功率放大器的输出功率电平以产生功率检测信号；仅使用无源滤波器网络处理所述功率检测信号以产生控制信号；以及将所述控制信号施加到所述RF功率放大器的输入以调整所述RF功率放大器的偏置。RF功率放大器至少具有输入节点和输出节点，并且RF功率放大器的偏置被调节以减小增益压缩。RF功率放大器还可以包括用于分布式架构的多个并联的放大器。检测RF功率放大器的输出功率电平还可以包括包络检测；并且无源滤波器网络可以包括低通滤波器网络。附图说明提供这些附图和本文中的相关描述是为了说明本专利技术的具体实施例，而不是限制性的。图1是根据本专利技术的实施例的具有栅极偏置滤波器网络的自偏置放大器的系统。图2是根据本专利技术的实施例的具有栅极偏置滤波器网络的自偏置放大器的系统的场效应晶体管(FET)实现。图3A和3B示出根据实施例的具有栅极偏置滤波器网络的场效应晶体管自偏置放大器的栅极电压和栅极到源极电压与RF输入功率的关系。图4A示出将1dB压缩点(P1dB)相对于具有栅极偏置滤波器的自偏置放大器的频率与P1dB相对于没有栅极偏置的自偏置放大器的频率的曲线图进行比较的测量结果过滤。图4B示出将饱和功率电平Psat与具有栅极偏置滤波器的自偏置放大器的频率的曲线与不具有栅极偏置滤波器的自偏置放大器的Psat与频率的曲线的比较的测量结果。具体实施方式实施例的以下详细描述呈现了本专利技术的具体实施例的各种描述。然而，本专利技术可以以由权利要求限定和涵盖的多种不同方式来实施。在本说明书中，参考附图，其中相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。为了满足现代电信系统中高速数据传输的需求，分布式放大器可以实现为增加带宽的技术。使用诸如FET(场效应晶体管)或双极晶体管的有源器件，分布式放大器可以级联或分布两个或更多个有源器件以增强带宽。使用有源器件形成的放大级使用稳定的偏置技术来减轻施加在放大器上的非线性器件行为(例如增益)和环境(例如温度)的变化。偏置有源器件和放大器级的一种方法是发射极或源极退化，其中有意地将阻抗与有源FET的源极或有源双极晶体管的发射极串联放置。例如，被配置为A类放大器的公共源极FET或共发射极双极晶体管可以通过添加源极/发射极电阻器而被自偏置。不幸的是，包括用于自偏置放大级的源极/发射极电阻器可以减小P1dB，当放大器处于1dB压缩点时的输出功率，以及Psat，当放大器饱和时的输出功率，这是RF放大器的品质因数。此外，对于大输入信号摆幅，源/射极电阻可导致压缩，产生非线性效应。因此，需要一种电路方法来改进自偏置分布式放大器的P1dB和Psat特性，并减轻包括压缩的非线性效应。本文提出了用于具有栅极偏置网络的功率增强自偏置分布式放大器的装置和方法。通过采样输出功率，具有滤波器网络的栅极偏置网络可以调整栅极偏置，以便提高P1dB和Psat的品质因数，或者简单地提高P1dB点和Psat。有利地，可以使用无源部件导出滤波器，从而使其成为改进线性和输出功率的容易且成本有效的方法。通过将网络从输出插入到栅极偏置，可以改进1dB压缩(P1db)和自偏置分布式放大器的饱和功率Psat的功率。输出功率被感测并转换为DC信号，其被施加回栅极偏置。当驱动到P1dB点时，调节栅极偏置补偿自偏置放大器的静态电流降，并改进P1db和Psat。没有调节栅极偏置补偿的自偏置分布式放大器通过比较显示出较低的P1dB和Psat。图1是根据本专利技术的实施例的具有栅极偏置滤波器网络108的自偏置放大器102的系统100。系统100包括自偏置放大器102，耦合电路104，功率检测器106和栅极偏置滤波器网络108.系统100接收RF输入信号RFin并提供RF输出信号RFout。自偏置放大器102从电源Vdd接收功率并接收RF输入信号RFin。自偏置放大器102的输出耦合到耦合电路104，耦合电路104从自偏置放大器102接收放大信号并提供RF输出信号RFout。耦合电路耦合来自RF输出信号RFout的相对小部分的功率，并将功率信号的样本提供给功率检测器106.功率检测器106检测采样的功率信号的功率，以间接地估计功率电平RF输出信号RFout。功率检测器106向栅极偏置滤波器网络108提供检测输出；栅极偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强分布式放大器中的功率的装置，所述装置包括：具有至少第一端子，第二端子和第三端子的电子设备，其中所述电子设备是射频(RF)功率放大器的输出级的一部分；耦合到所述输出级的输出节点的功率检测电路，其中所述功率检测电路被配置为在检测节点处产生检测输出；和控制路径，设置在所述功率检测电路的检测节点和所述电子设备的所述第一节点之间，其中所述控制路径由无源低通滤波器网络组成，并且被配置为提供对所述电子设备的偏置的升压。

【技术特征摘要】
2015.12.10 US 14/965,5801.一种用于增强分布式放大器中的功率的装置，所述装置包括：具有至少第一端子，第二端子和第三端子的电子设备，其中所述电子设备是射频(RF)功率放大器的输出级的一部分；耦合到所述输出级的输出节点的功率检测电路，其中所述功率检测电路被配置为在检测节点处产生检测输出；和控制路径，设置在所述功率检测电路的检测节点和所述电子设备的所述第一节点之间，其中所述控制路径由无源低通滤波器网络组成，并且被配置为提供对所述电子设备的偏置的升压。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述输出级还包括用于分布式架构的多个并行的电子设备。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功率检测电路电容耦合到所述输出级的输出节点。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功率检测电路通过耦合线耦合器耦合到所述输出级的输出节点。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功率检测电路包括整流器。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述无源滤波器网络包括具有至少第一电阻器，第二电阻器和电容器的低通滤波器网络，其中所述电容器的电容量和与所述第一电阻器其中所述第一电阻器确定所述升压对所述偏压的攻击速率，且其中所述电容量和与所述第二电阻器相关联的第二电阻量确定所述升压对所述偏压的衰减速率。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子器件通过耦合到所述第二端子的电阻器是自偏置的。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子装置包括场效应晶体管，其中所述第一端子对应于栅极，所述第二端子对应于源极，所述第三端子对应于漏极。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述场效应晶体管是增强型场效应晶体管或耗尽型场效应晶体管。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述场效应晶体管是n型场效应晶体管或p型场效应晶体管。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子装置包括双极结型...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·卡特真，于浩洋，王国功，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国,US