增益衰减电路和功率放大器

技术领域

以下描述涉及一种增益衰减电路和功率放大器。

背景技术

随着通信标准的演进，无线通信系统可采用各种数字调制/解调方法。现有的码分多址(CDMA)通信系统可采用正交相移键控(QPSK)方法，并且根据IEEE通信标准的无线LAN可采用正交频分复用(OFDM)方法。另外，作为3GPP的最新标准的长期演进(LTE)和高级LTE采用QPSK方案、正交幅度调制(QAM)方案和OFDM方案。这些无线通信标准实现线性调制方案，其中可能需要在传输期间保持传输信号的幅度或相位。

在无线通信系统中实现的传输装置可包括功率放大器，该功率放大器放大射频(RF)信号以增加传输距离。

因此，功率放大器在保持关于传输信号的幅度和相位的线性度的同时进行放大可能是有益的。

线性度意味着输出信号的功率根据输入信号的波动而不断放大，并且同时保持相位。

应用于移动装置的功率放大器的输出功率可考虑小区覆盖来确定，并且功率增益可根据位于功率放大器的前一级的收发器的规格来确定。当需要高输出功率时，需要具有高功率增益的功率放大器，当需要低输出功率时，需要具有低功率增益的功率放大器。通常，可通过电源电压和功率放大器的偏置电流来调节功率增益。然而，根据收发器的规格，可能需要使功率增益衰减的增益衰减电路。也就是说，从收发器输入到功率放大器的输入RF信号的幅度范围可根据晶体管的规格而变化，因此，功率放大器可能需要增益衰减电路来使输入RF信号衰减。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，因此其可包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

提供本发明内容以按照简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述这些构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。

在一个总体方面，一种增益衰减电路包括：第一二极管，连接在第一节点和地之间，所述第一节点位于输入射频(RF)信号被输入到的端口和功率晶体管的控制端子之间；第一晶体管和第二晶体管，堆叠在第一电源和地之间；以及第三晶体管，被配置为通过控制端子接收由所述第一晶体管和所述第二晶体管设置的操作电压，并且基于所接收的操作电压来操作所述第一二极管。

所述第一晶体管和所述第二晶体管中的每个可具有二极管连接结构。

所述第三晶体管可导通，可形成从所述第三晶体管、经由所述第一二极管到地的电流路径，并且所述输入RF信号的一部分可通过所述电流路径被旁路到地。

所述第三晶体管的发射极可连接到所述第一二极管的阳极。

所述第一晶体管的控制端子和所述第一晶体管的集电极可彼此连接，所述第一晶体管的所述集电极可连接到所述第一电源，所述第二晶体管的控制端子和所述第二晶体管的集电极可彼此连接，所述第二晶体管的所述集电极可连接到所述第一晶体管的发射极，并且所述第二晶体管的发射极可连接到地。

所述操作电压可以是所述第一晶体管的所述集电极处的电压。

所述增益衰减电路还可包括：第一电阻器，连接在所述第一二极管的阴极与地之间；以及第二电阻器，连接在所述第二晶体管的所述发射极与地之间。

所述增益衰减电路还可包括：电容器，连接在所述第一晶体管的所述集电极与地之间。

所述增益衰减电路还可包括：第一电阻器和第一电容器，串联连接在所述第三晶体管的集电极与偏置电路之间，所述偏置电路被配置为向所述功率晶体管供应偏置电流。

所述输入RF信号的一部分可通过所述第三晶体管、所述第一电阻器和所述第一电容器供应到所述偏置电路。

在一个总体方面，一种功率放大器包括：功率晶体管；偏置电路，被配置为将偏置电流供应到所述功率晶体管的控制端子；以及增益衰减电路，被配置为使输入射频(RF)信号衰减，其中，所述增益衰减电路包括：第一二极管，被配置为将所述输入RF信号的一部分旁路到地；第一晶体管和第二晶体管，被配置为生成操作电压；以及第三晶体管，被配置为通过所述操作电压而导通，从而使所述第一二极管导通。

所述第一晶体管和所述第二晶体管各自具有二极管连接结构。

所述第三晶体管可导通，可形成从所述第三晶体管的集电极、经由所述第三晶体管的发射极、所述第一二极管到地的电流路径，并且所述输入RF信号的一部分通过所述电流路径被旁路到地。

所述操作电压可输入到所述第三晶体管的基极，所述第三晶体管的集电极可连接到电源电压，并且所述第三晶体管的发射极可连接到所述第一二极管的阳极。

所述第一晶体管和所述第二晶体管可堆叠在电源和地之间，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管可被配置为生成对应于使所述第三晶体管导通的导通电压的所述操作电压。

所述增益衰减电路还可包括：第一电阻器，连接在所述第一二极管的阴极与地之间；第二电阻器，连接在所述第二晶体管的发射极与地之间；以及电容器，连接在所述第三晶体管的控制端子与地之间。

所述增益衰减电路还可包括串联连接在所述第三晶体管的集电极与所述偏置电路之间的第一电阻器和第一电容器。

所述输入RF信号的一部分可通过所述第三晶体管、所述第一电阻器和所述第一电容器输入到所述偏置电路。

通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是易于理解的。

附图说明

图1示出根据一个或更多个实施例的示例功率放大器。

图2示出根据一个或更多个实施例的示例增益衰减电路的电路图。

图3A示出当增益衰减电路操作时每个元件的状态，并且图3B示出当增益衰减电路不操作时每个元件的状态。

图4示出增益衰减电路的增益的仿真结果的曲线图。

图5示出根据一个或更多个实施例的示例增益衰减电路的电路图。

图6示出根据一个或更多个实施例的示例增益衰减电路的电路图。

图7示出根据一个或更多个实施例的关于示例功率放大器的仿真结果。

在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的要素。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和便利起见，可夸大附图中的要素的相对尺寸、比例和描绘。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同方案将是易于理解的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将易于理解的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略在理解本申请的公开内容之后已知的特征的描述，注意的是，省略特征及其描述也不旨在承认它们是公知常识。

在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将易于理解的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。

尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分将不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用来将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。

在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”另一要素“上”、直接“连接到”另一要素或直接“结合到”另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。

在此使用的术语仅用于描述特定示例，并且将不用于限制本公开。如在此使用的，除非上下文另外清楚指出，否则单数形式也意图包括复数形式。如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任何一个或者任何两个或更多个的任何组合。如在此使用的，术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、元件、组件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、元件、组件和/或它们的组合。

除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员在理解本申请的公开内容之后通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在通用词典中定义的术语)将被解释为具有与它们在相关领域和本申请的公开内容的上下文中的含义一致的含义，并且不被解释为理想化的或过度正式的意义(除非在此明确地如此定义)。

此外，在示例实施例的描述中，当认为这样的描述将导致示例实施例的模糊解释时，将省略在理解本申请的公开内容之后已知的结构或功能的详细描述。

在下文中，将参照附图详细描述示例，并且附图中的相同附图标记始终表示相同的要素。

在整个说明书中，射频(RF)信号可以是(但不限于)以下各项的格式：无线保真(Wi-Fi)(电气与电子工程师协会(IEEE)802.11族等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE 802.20、长期演进(LTE)、EV-DO(evolution data only，CDMA2000 1x的一种演进技术)、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、增强型数据速率全球演进(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、蓝牙、第三代移动通信技术(3G)协议、第四代移动通信技术(4G)协议和第五代移动通信技术(5G)协议以及在上述协议之后指定的任何其他无线和有线协议。然而，示例不限于此。

另外，除非明确地进行相反的描述，否则词语“包括”将被理解为隐含包括陈述的要素但不排除任何其他要素的意思。

图1示出根据一个或更多个实施例的示例功率放大器1000。

如图1所示，根据一个或更多个实施例的示例功率放大器1000可包括功率晶体管100、偏置电路200和增益衰减电路300。

输入RF信号RF

功率晶体管100可放大输入到控制端子(第二端口P2)的射频(RF)信号，并从第一端子输出放大的RF信号RF

参照图1，从功率放大器1000输出的信号被示出为输出RF信号RF

偏置电路200可向功率晶体管100的控制端子提供使功率晶体管100偏置的偏置电流I

增益衰减电路300可连接到位于第一端口P1和第二端口P2之间的节点N1，并且可使输入RF信号RF

因此，根据示例的增益衰减电路300可将输入RF信号RF

图2示出根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300a的电路图。

如图2所示，根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300a可包括二极管D1、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2和第三晶体管Q3。

二极管D1的阳极可连接到节点N1，并且二极管D1的阴极可连接到地。当二极管D1导通时，输入RF信号RF

第一晶体管Q1的第一端子(集电极端子)可连接到电源电压V

晶体管Q3的基极和集电极可彼此连接，因此晶体管Q3可具有二极管连接结构。晶体管Q3的发射极可连接到地。晶体管Q2的基极和集电极可彼此连接，因此晶体管Q2可具有二极管连接结构。晶体管Q2的集电极和基极可连接到电源电压V

仍参照图2，晶体管Q2的基极和集电极连接的接触点处的电压被指示为操作电压V

在根据示例的增益衰减电路300a中，电源电压V

参照图2，从节点N1看向晶体管Q1(从节点N1看进去)的等效阻抗由Z

晶体管Q1、Q2和Q3可用诸如异质结双极晶体管(HBT)、双极结型晶体管(BJT)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)的各种晶体管来实现。另外，在图2中，晶体管Q1、Q2和Q3被示出为N型晶体管，但是也可用P型晶体管来代替。

图3A示出当增益衰减电路300a操作时每个元件的状态，并且图3B示出当增益衰减电路300a不操作时每个元件的状态。

参照图3A，作为示例，可施加2.5V作为电源电压V

参照图3B，作为示例，可施加0V作为电源电压V

另外，晶体管Q1和二极管D1截止。因此，不形成通过二极管D1的旁路电流I

图4是示出增益衰减电路300a的增益的仿真结果的曲线图。具体地，图4示出关于参数S21的仿真结果，参数S21是第一端口P1和第二端口P2之间的增益。

在图4中，横轴表示频率，纵轴表示增益S21。另外，S410指示在电源电压V

参照S410，当增益衰减电路300a操作时，增益S21接近-12dB。

也就是说，与第一端口P1中的RF信号相比，第二端口P2中的RF信号可衰减约12dB。参照S420，当增益衰减电路300a不操作时，增益S21接近-0dB。也就是说，第二端口P2中的RF信号可具有与第一端口P1中的RF信号的值基本相同的值。

图5示出根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300b的示例电路图。

如图5所示，除了将电阻器R1、电阻器R2和电容器C1添加到增益衰减电路300a之外，根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300b类似于图2的增益衰减电路300a，因此将省略重复的描述。

电阻器R1可连接在二极管D1和地之间。电阻器R1可控制上述旁路电流I

电阻器R2可连接在晶体管Q3的发射极和地之间。电阻器R2控制通过晶体管Q2和晶体管Q3流到地的电流的量。也就是说，可根据电阻器R2的值来调节通过具有二极管连接结构的晶体管Q2和具有二极管连接结构的晶体管Q3流到地的电流的量。

电容器C1可连接在晶体管Q1的控制端子和地之间。电容器C1可从操作电压V

图6是根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300c的电路图。

如图6所示，除了将电阻器R3和电容器C2添加到增益衰减电路300a之外，根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300c类似于图2的增益衰减电路300a，因此将省略重复的描述。

电阻器R3的第一端连接到晶体管Q1的第一端子，并且电容器C2可连接在电阻器R3的第二端和偏置电路200的输出端子之间。也就是说，电阻器R3和电容器C2可串联连接在晶体管Q1的第一端子和偏置电路200的输出端子之间。在示例中，偏置电路200的输出端子是指输出偏置电流I

另外，根据一个或更多个实施例的增益衰减电路300c可通过电阻器R3和电容器C2使输入RF信号RF

类似于图5的增益衰减电路300b，图6的增益衰减电路300c还可包括电阻器R1、电阻器R2和电容器C1。

此外，在图1至图6中，单端功率放大器被描述为功率放大器，但参照图1至图6的描述可同样应用于差分功率放大器。

图7示出关于示例功率放大器的仿真结果。具体地，图7的仿真结果可指示将图6的增益衰减电路300c应用于差分功率放大器的示例中的增益。

在图7中，横轴表示频率，纵轴表示增益。另外，S710指示增益衰减电路300c不操作的示例中的增益，并且S720指示增益衰减电路300c操作的示例中的增益。参照图7，在增益衰减电路300c被应用并操作的情况下，功率放大器的整体增益可被有效地衰减。

虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在形式和细节上对这些示例做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或其等同组件来替换或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的全部变型将被解释为被包括在本公开中。