[发明专利]一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路

说明书

技术领域

本发明属于射频集成电路设计技术领域，涉及一种片上集成的输出功率自动调节的射频功率放大器电路。

背景技术

传统的射频模拟前端大多采用SiGe、GaAs、HBT或者Bipolar等工艺，它们具有高达100GHz以上的特征频率和良好的电流驱动能力。一般说来，晶体管的工作频率应该低于特征频率的1/10，因此以上工艺被广泛应用在各种RFIC模块中。但是，随着亚微米、深亚微米技术的发展，CMOS工艺经历了飞跃性的发展，其沟道长度不断减小，从0.25μm、0.18μm减小到0.13μm，乃至现在的90nm、45nm，CMOS技术在射频领域的应用得到了越来越多的突破，这一转变主要体现在几个方面：一方面是CMOS器件的特征频率得到了大幅度提高，如65nm工艺器件达到了170GHz的特征频率，而90nm工艺器件的特征频率也有近100GHz，因此频率特性已不构成RF CMOS的壁垒。另一方面，随着沟道长度的减小，CMOS器件的跨导得到了很大的改善，已经与硅基Bipolar接近，可以满足部分低端应用的需要，并逐步向高端应用迈进。

CMOS工艺快速发展的背景，为数模混合的单片CMOS收发机的实现提供了基础。同时由于CMOS工艺相比于其它工艺在集成度、功耗、成本等方面具有的优势，CMOS工艺已经成为了通信系统SOC化的首选。这就要求CMOS必须在实现Digital、Analog、Memory等功能的同时，还可以集成RF电路。

在短短的几年时间里，基于CMOS工艺的短距离无线通信技术得到了巨大的发展。基于蓝牙、Zigbee、UWB等各种无线通信协议以及自定义协议的芯片层出不穷，且应用价格越来越低。这一切全都依赖于射频集成电路技术的逐步成熟。采用CMOS工艺实现短距离无线收发芯片的技术目前已经比较成熟，短距离无线收发芯片已经广泛地应用在无线鼠标、无线遥控、无线数传、以及其他无线网络系统中。在市场上，已经出现了多款产品，无线收发芯片的竞争日趋激烈。如何缩减芯片面积，节省成本，降低功耗，已经成为短距离无线收发芯片设计的焦点。

射频功率放大器工作于无线收发芯片内部的发射链路中，用于将有用信号进行放大，并通过天线发射出去。采用CMOS工艺设计射频功率放大器技术已经比较成熟。功率放大器的设计通常要求其输出功率值稳定，但是由于工艺偏差，温度变化等因素的影响，输出功率值会在很大的范围内变化，这还没有考虑到输入信号的幅度受工艺偏差以及温度变化的影响，若是考虑到输入信号的变化，则功率放大器输出的功率值会在更大范围内变化。输出功率值的大范围变化，是设计中所不希望的，所必须对输出功率值进行反馈控制，使其稳定在设定的范围内，以满足系统要求。

发明内容                                                                               

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种输出功率自动调节的射频功率放大器电路，通过电路内部的自动反馈控制，该功率放大器电路能够对输出功率进行自动调节，从而减弱工艺偏差、温度变化等因素对射频放大器输出功率值的影响，以满足系统要求。

按照本发明提供的技术方案，所述输出功率自动调节的射频功率放大器电路，包括依次连接的偏置电路、射频功率放大器电路和输出功率检测电路，输出功率检测电路的输出端再连接到偏置电路的输入端；所述偏置电路为射频功率放大器电路提供偏置电压，该偏置电压根据输出功率检测电路的输出电压值自动调节，进而控制射频功率放大器电路的输出功率，使得输出功率稳定在设定范围内；所述射频功率放大器电路采用全差分放大器电路结构，将系统前级提供的差分输入信号进行放大并输出功率，驱动后级负载；所述输出功率检测电路检测射频功率放大器电路的输出功率值，并将功率值转化为相应地直流电压值进行输出，并供给偏置电路。