具有感测RF信号并在不同端子提供偏置信号的线性化晶体管的偏置布置制造技术

本公开涉及具有感测RF信号并在不同端子提供偏置信号的线性化晶体管的偏置布置。公开了用于放大器的偏置布置。一种示例性布置包括偏置电路和线性化电路，该偏置电路被配置成产生用于放大器的偏置信号，该线性化电路被配置成通过基于指示待由放大器放大的RF输入信号的RF信号来修改偏置信号，而提高放大器的线性度。线性化电路包括用于接收偏置信号的偏置信号输入、用于接收RF信号的RF信号输入以及用于提供经修改偏置信号的输出。该线性化电路进一步包括至少第一线性化晶体管，具有第一端子、第二端子和第三端子，其中该线性化电路的偏置信号输入和RF信号输入中的每一者耦合至第一线性化晶体管的第一端子，并且该线性化电路的输出耦合至第一线性化晶体管的第三端子。输出耦合至第一线性化晶体管的第三端子。输出耦合至第一线性化晶体管的第三端子。

【技术实现步骤摘要】
具有感测RF信号并在不同端子提供偏置信号的线性化晶体管的偏置布置


[0001]本公开整体涉及射频(RF)系统，并且更具体地涉及RF系统中用于放大器的偏置和线性化技术。

技术介绍

[0002]无线电系统是以大约3千赫(kHz)至300吉赫(GHz)的RF范围内的电磁波形式发射及接收信号的系统。无线电系统通常用于无线通讯，其中蜂窝/无线移动技术是突出实例，但是也可以用于电缆通讯，例如电缆电视。在该两种类型的系统中，其中各种部件的线性度发挥至关重要的作用。
[0003]理论上，RF部件或系统的线性度很容易理解。即，线性度通常是指部件或系统提供与输入信号直接成比例的输出信号的能力。换言之，如果部件或系统是完全线性的，则输出信号与输入信号的比率的关系是直线。在现实元件及系统中实现此种行为要复杂得多，并且必须解决许多对线性度的挑战，这通常是以牺牲一些其他性能参数(例如，效率)为代价的。
[0004]功率放大器由半导体材料制成，本质上是非线性的且需要在相对较高的功率位准下操作，因此在考虑RF系统的线性度设计时，通常首先要对部件进行分析。具有非线性畸变的功率放大器输出可导致调制准确度降低(例如，误差向量幅度(EVM)降低)和/或带外发射。因此，无线通讯系统(例如，长期演进(LTE)和第五代(5G)系统)和电缆通讯系统对功率放大器线性度具有严格规范。
[0005]尽管线性度对于例如低噪声放大器等小信号放大器也很重要，但对于功率放大器而言，线性度的挑战尤其明显，这是因为此类放大器通常需要产生相对较高的输出功率位准，因此特别容易进入某些可能无法再忽略非线性行为的操作条件。一方面，当放大器对具有高功率位准的信号进行操作(通常被称为“饱和操作”的操作条件)时，用于形成放大器的半导体材料的非线性行为趋于恶化，进而增加其输出信号中的非线性畸变量，这是非常不希望的。另一方面，在饱和状态下操作的放大器通常也以其最高效率工作，这是非常希望的。
[0006]如上所述，线性度和效率是两个性能参数，对于这两个性能参数，经常必须找到可接受的折衷，这是因为这些参数之一的改进是以另一参数不是最佳为代价的。为此，术语“回退”在此项技术中用于描述输入功率(即，提供给放大器进行放大的信号的功率)应降低至何种程度以实现期望的输出线性度的度量(例如，回退可以被测量为递送最大功率的输入功率与递送期望线性度的输入功率之间的比率)。对于现代通讯系统而言，既线性又高效(即，可以最小化或消除回退)的放大器，尤其是功率放大器是必不可少的。因此，总是需要关于放大器设计及操作的进一步改进。
附图说明
[0007]为了提供对本公开及其特征和优点的更完整理解，参考结合附图做出的以下说明，其中相似参考编号表示相似部件，在附图中：
[0008]图1提供了根据先前技术具有用于偏置和线性化的单个回路的偏置布置的电路图的示意图。
[0009]图2提供了示出根据本公开的各种实施例的偏置布置的框图，该偏置布置具有通过耦合电路耦合的分离的偏置和线性化电路。
[0010]图3至图7提供了根据本公开的各种实施例的偏置布置的示例性实施方式的电路图的示意图，这些偏置布置具有感测RF信号并在不同端子提供偏置信号的线性化晶体管。
[0011]图8提供了示出根据本公开一些实施例的具有放大器的天线设备的框图，这些放大器可以由偏置布置偏置，这些偏置布置具有感测RF信号并在不同端子提供偏置信号的线性化晶体管。
[0012]图9提供了示出根据本公开一些实施例的示例性数据处理系统的框图，该数据处理系统可以被配置成实施或控制由偏置布置偏置的放大器的至少部分操作，该偏置布置具有感测RF信号并在不同端子处提供偏置信号的一个或多个线性化晶体管。
具体实施方式
[0013]综述
[0014]本公开的系统、方法和装置各自具有几个创新方面，其中没有一个单独的方面仅对本文中公开的所有期望属性负责。本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在以下描述及和附图中进行阐述。
[0015]为说明本文提出的用于无线及电缆通讯系统的放大器的偏置布置，首先理解可能在此类系统中起作用的现象可能是有用的。以下基本信息可以被视为可以适当地解释本公开的基础。提供此类信息仅仅是为了解释的目的，并且因此，不应该以任何方式解释为限制本公开及其潜在应用的广泛范围。尽管一些以下描述可以提供用于放大器是功率放大器的实例，然而本公开的实施例同样适用于其他类型的放大器，诸如低噪声放大器、可变增益放大器等。
[0016]在无线电系统的上下中，天线是充当通过空间进行无线传播的无线电波与在与发射器或接收器起使用的金属导体中移动的电流间的界面。在发射期间，无线电发射器可以供应电性信号，该信号被功率放大器放大，并且放大版本的信号被提供给天线的端子。然后，天线可以辐射来自功率放大器所输出的信号的能量作为无线电波。类似地，在电缆无线电系统中，电信号在通过有线电缆连接进行传输之前，首先被功率放大器放大。因此，线性且高效的功率放大器对于无线及电缆通讯系统至关重要。
[0017]一种提高功率放大器线性度的途径包括仔细控制向其提供的偏置信号。例如，已经开发了自适应偏置电路来将功率放大器的线性度最佳化。此类电路是“自适应的”，这是因为提供给功率放大器的偏置信号依赖于待由功率放大器放大的信号，此在改进功率放大器的线性度方面可能是有利的。在另一实例中，已经开发了偏置电路，除了镜像晶体管之外，该偏置电路还包括一个或多个线性化晶体管。然而，本公开的专利技术人意识到，传统自适应及线性化偏置技术和电路可能仍然具有缺点，这些缺点可能使其对于最新的通讯系统
(诸如5G系统)而言是次佳的。例如，传统自适应和线性化偏置技术及电路可能对制程、电压和温度(PVT)变化敏感，可能具有有限的包络带宽，并且可能不总是适用于利用堆叠晶体管的功率放大器。
[0018]本公开的各种实施例提供系统及方法，其旨在改善在为RF系统(诸如但不限于5G蜂窝技术的相控天线阵列或电缆通讯系统)提供线性和高效放大器(诸如但不限于功率放大器、低噪声放大器或可变增益放大器)中的一个或多个上述缺点。在本公开的一个方面中，一种用于放大器的示例性偏置布置包括偏置电路和线性化电路，该偏置电路被配置成产生用于放大器的偏置信号，该线性化电路被配置成通过基于指示待由放大器放大的RF输入信号的RF信号来修改偏置信号，而改善放大器的线性度。该线性化电路包括用于接收偏置信号(例如，DC信号)的偏置信号输入、用于接收/感测RF信号的至少一个RF信号输入(用于感测单端RF输入信号的一个RF信号输入以及用于感测差分RF输入信号的两个RF信号输入)，以及用于提供经修改偏置信号的输出。该线性化电路进一步包括一个或多个线性化晶体管，每一线性化晶体管具有第一端子、第二端子和第三端子，其中该线性化电路的偏置信号输入和RF信号输入中的每一者耦合至该一个或多个线性化晶体管的第一线性化晶体管的第一端子，并且其中线性化电路的输出耦合至第一线性化晶体管的第三端子。如前述实例所示，RF信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率放大器的偏置布置，所述偏置布置包括：线性化电路，被配置成基于指示待由所述功率放大器放大的射频(RF)输入信号的RF信号来产生经修改偏置信号，所述线性化电路包括：用于接收偏置信号的偏置信号输入，用于接收所述RF信号的RF信号输入，一个或多个线性化晶体管，每个线性化晶体管具有第一端子、第二端子和第三端子，以及用于提供所述经修改偏置信号的输出，其中：所述偏置信号输入和所述RF信号输入中的每一个耦合至所述一个或多个线性化晶体管中的第一线性化晶体管的所述第一端子，并且所述输出耦合至所述第一线性化晶体管的所述第三端子。2.根据权利要求1所述的偏置布置，其中：所述线性化电路进一步包括具有第一端子和第二端子的RF信号耦合部件，并且通过所述RF信号输入耦合至所述RF信号耦合部件的所述第一端子，并且所述RF信号耦合部件的所述第二端子耦合至所述第一线性化晶体管的所述第一端子，所述RF信号输入耦合至所述第一线性化晶体管的所述第一端子。3.根据权利要求2所述的偏置布置，其中所述RF信号耦合部件是电容器，所述RF信号耦合部件的所述第一端子是所述电容器的第一电容器电极，并且所述RF信号耦合部件的所述第二端子是所述电容器的第二电容器电极。4.根据权利要求1所述的偏置布置，其中：所述线性化电路进一步包括具有第一端子和第二端子的偏置信号耦合部件，并且通过所述偏置信号输入耦合至所述偏置信号耦合部件的所述第一端子，并且所述偏置信号耦合部件的所述第二端子耦合至所述第一线性化晶体管的所述第一端子，所述偏置信号输入耦合至所述第一线性化晶体管的所述第一端子。5.根据权利要求4所述的偏置布置，其中所述偏置信号耦合部件是电阻器。6.根据权利要求1所述的偏置布置，其中：如果所述一个或多个线性化晶体管中的每一个是N型晶体管，则所述第一线性化晶体管的所述第二端子耦合至电源电压，并且如果所述一个或多个线性化晶体管中的每一个是P型晶体管，则所述第一线性化晶体管的所述第二端子耦合至接地电压。7.根据权利要求1所述的偏置布置，其中：所述一个或多个线性化晶体管进一步包括共源共栅线性化晶体管，并且所述第一线性化晶体管的所述第二端子耦合至所述共源共栅线性化晶体管的所述第三端子。8.根据权利要求7所述的偏置布置，其中：如果所述一个或多个线性化晶体管中的每一个是N型晶体管，则所述共源共栅线性化晶体管的所述第二端子耦合至电源电压，并且如果所述一个或多个线性化晶体管中的每一个是P型晶体管，则所述共源共栅线性化
晶体管的所述第二端子耦合至接地电压。9.根据权利要求7所述的偏置布置，其中所述共源共栅线性化晶体管的所述第一端子耦合至电压源。10.根据权利要求1所述的偏置布置，其中：所述RF输入信号是包括第一差分部分和第二差分部分的差分信号，所述RF信号是指示所述RF输入信号的所述第一差分部分的第一差分RF信号，所述RF信号输入是第一RF信号输入，所述线性化电路进一步包括第二RF信号输入，用于接收指示所述RF输入信号的第二差分部分的第二差分RF信号，所述一个或多个线性化晶体管进一步包括第二线性化晶体管，所述偏置信号输入和所述第二RF信号输入中的每一个耦合至所述第二线性化晶体管的所述第一端子，并且所述输出进一步耦合至所述第二线性化晶体管的所述第三端子。11.根据权利要求10所述的偏置布置，其中：所述线性化电路进一步包括具有第一端子和第二端子的第二RF信号耦合部件，并且通过所述第二RF信号输入耦合至所述第二RF信号耦合部件的所述第一端子，并且所述第二RF信号耦合部件的所述第二端子耦合至所述第二线性化晶体管的所述第一端子，所述第二RF信号输入耦合至所述第二线性化晶体管的所述第一端子。12.根据权利要求11所述的偏置布置，其中所述第二RF信号耦合部件是电容器，所述第二RF信号耦合部件的所述第一端子是所述电容器的第一电容器电极，并且所述第二RF信号耦合部件的所述第三端子是所述电容器的第二电容器电极。13.根据权利要求10所述的偏置布置，其中：所述一个或多个线性化晶体管进一步包括第一共源共栅线性化晶体管和第二共源共栅线性化晶体管，所述第一线性化晶体管的所述第二端...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：