[发明专利]电子系统、射频功率放大器及其偏压点动态调整方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种射频功率放大器，且特别是关于一种具偏压点动态调整的射频功率放大器。

背景技术

随着网际网络发达之后，人们习惯于快速大量地接受信息，特别是在近几年来无线通信科技的进步，个人行动产品，如移动电话、个人数字助理等产品，以相当惊人的速度普及之后，人们希望能够掌握即时信息外，还希望能有即时的线上支援。因此，结合网际网络与无线通信的无线区域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)与第三代(3G)/第四代(4G)网络正是满足人们这样需求的一个方案。

射频功率放大器在通信系统中扮演非常重要的角色。为了达到较好的功率附加效率(power-added efficiency，PAE)，线性射频功率放大器通常会偏向AB类操作(class AB operation)。一般来说，当射频输入功率增加时，放大晶体管的顺向偏置PN结的平均压降会下降，并且将射频功率放大器推向B类操作(class B operation)甚至是C类操作(class C operation)而导致放大晶体管的输出功率变为饱和且输出信号渐渐变为非线性。

换句话说，在发射器中，射频功率放大器是最耗电的元件，其功率附加效率(power added efficiency，PAE)直接影响电池能维持的时间。AB类的直流偏压能改善功率放大器的功率附加效率，因为其有较低电平静置偏压电流(quiescent current)，静置偏压电流亦即输入功率为零时的偏压电流。然而，当放大器的输出功率增加到某一电平(level)时，操作于AB类模式放大器的负载线(load line)可能进入截止区(cut off region)，进而产生增益压缩(gain compression)，此增益压缩导致输出功率饱和(saturation)。由于AB类放大器的直流操作点接近截止区，因此，当AB类放大器的输出功率增加至某一电平时，此截止区域的增益压缩机制将限制AB类放大器的功率增益(power gain)及输出功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种射频功率放大器，用以放大其所接收的射频输入信号。射频功率放大器包括偏压电路、输出级电路与动态偏压控制电路。偏压电路接收第一系统电压，并且偏压电路根据第一系统电压提供工作电压。输出级电路电性连接偏压电路，所述输出级电路接收工作电压以工作在操作偏压点。动态偏压控制电路电性连接偏压电路与输出级电路之间，所述动态偏压控制电路检测射频输入信号并且根据射频输入信号的变化输出补偿电压至偏压电路。当射频输入信号的输入功率增加而导致操作偏压点偏移且工作电压下降时，所述偏压电路根据所接收的补偿电压来调升工作电压以回复或提升操作偏压点。

在本发明其中一个实施例中，偏压电路包括第一晶体管、第二晶体管、第一参考电阻、第一电阻与第二电阻。第一晶体管的发射极连接接地电压，第一晶体管的基极连接动态偏压控制电路以接收补偿电压。第二晶体管的基极连接第一晶体管的集电极，第二晶体管的集电极连接第一系统电压。第一参考电阻的一端连接第一系统电压，第一参考电阻的另一端连接第二晶体管的基极，其中第一参考电阻用以产生第一参考电流。第一电阻的一端连接第二晶体管的发射极，第一电阻的另一端连接第一晶体管的基极。第二电阻的一端连接第二晶体管的发射极，第二电阻的另一端连接输出级电路且输出工作电压。参考电流等于第一晶体管的集电极电流与第二晶体管的基极电流的总和。

在本发明其中一个实施例中，当射频输入信号的输入功率上升时，所述第一晶体管的基极接收对应的补偿电压且据此使得第一晶体管的基极电流与集电极电流下降，进而使第二晶体管的基极电流与发射极电流上升，藉此来调升工作电压以回复或提升操作偏压点。

在本发明其中一个实施例中，输出级电路包括第三晶体管。第三晶体管的基极接收工作电压，第三晶体管的发射极连接接地电压，第三晶体管的集电极连接第二系统电压。在交流信号模式下，所述第三晶体管用以放大其所接收的射频输入信号并且于其集电极输出射频输出信号。