[发明专利]分布式功率放大器电路

说明书

技术领域

本发明涉及分布式功率放大器电路。

背景技术

例如与III-V化合物半导体技术相比(例如GaAs、InP、和InGaP)，CMOS(互补金属氧化物半导体)技术是相对廉价地解决方案。对于移动无线通信设备(例如移动手机或其它用户设备(UE))来说，可能因此期望针对射频(RF)前端电路(例如功率放大器(PA))使用CMOS。然而，存在一些必须解决的挑战。一个问题是，因为CMOS设备的击穿电压相对较低，难以使CMOS PA能够传送无线电通信标准需要的足够的RF功率。击穿电压比正常MOS晶体管更高的LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)晶体管可以用于RF/微波功率放大器的设计中。另一个问题是，由于基于OFDM(正交频分复用)的调制方案(例如3GPP(第三代合作伙伴计划)LTE(长期演进))的高峰均功率比(PAPR)，PA的平均输出功率电平通常从峰值输出功率后退了6-9dB。因此，本质上减小了PA的功率效率。为了达到高功率效率，在操作于特定频带的基站PA设计中使用Doherty类型PA。然而，对于移动手机(以及其它相对小的设备)，这是不可行的(例如由于有限的可用空间)，这使得难以实现四分之一波长传输线，并且难以在UE通常必须覆盖的宽频范围中调谐传输线或无源组件的延迟/相移。

可以在这样的较小设备中使用的解决方案是所谓的分布式有源变压器(DAT)，该分布式有源变压器将多个统一的小的PA单元的输出组合成一个输出，并且因此减小每个PA单元需要的峰值功率电平。通过可重配置的布置，DAT可以适用于不同的功率电平。这样的电路的示例例如公开于Kim J et al.“A fully-integrated high-power linear CMOS power amplifier with a parallel-series combining transformer”，IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol.47，No.3，pp 599-613，2012(下文中称作“Kim et al”)。

人们通常期望进一步提高PA的功率效率，例如减小热耗散和/或提高电池供电设备的电池使用时间。

发明内容

本发明的目的是提供具有相对好的功率效率的功率放大器。

根据第一方面，提供了分布式功率放大器(PA)电路。分布式功率放大器电路包括放大器装置，该放大器装置包括多个子放大器，每个子放大器具有用于输出子放大器的输出信号的输出端口。此外，分布式PA电路包括用于将来自子放大器的输出信号组合的输出组合器网络。针对每个子放大器，输出组合器网络包括可操作地连接到子放大器的输出端口的、用于接收子放大器的输出信号的关联的自耦变压器。每个自耦变压器具有第一互连端子和第二互联端子。自耦变压器通过所述互连端子可操作地串联连接，由此形成具有第一端和第二端的自耦变压器链。所述第一端被布置为连接到天线。

子放大器可以具有差分输出端口，每个输出端口具有第一输出端子和第二输出端子。每个自耦变压器可以包括在其第一互连端子与自耦变压器的第一输入端子之间的第一电感器段。此外，每个自耦变压器可以包括在其第一输入端子与自耦变压器的第二输入端子之间的第二电感器段。此外，每个自耦变压器可以包括在其第二输入端子与其第二互连端子之间的第三电感器段。针对每个子放大器，第一输出端子和第二输出端子可以分别可操作地连接到关联的自耦变压器的第一输入端子和第二输入端子。

针对自耦变压器中的每一个，该自耦变压器的第二电感器段的内部抽头可以可操作地连接到供电节点，用于向与该自耦变压器相关联的子放大器供电。

分布式PA电路的一些实施例是这样的：针对第一自耦变压器以及第二自耦变压器，第一自耦变压器的第二电感器段的所述内部抽头连接到第一供电接点，并且第二自耦变压器的第二电感器段的所述内部抽头连接到不同的第二供电接点，用于向第二子放大器提供与第一子放大器不同的供电电压，所述第一自耦变压器与第一子放大器相关联，所述第二自耦变压器在所述自耦变压器链中与所述第一自耦变压器相邻，并且与第二子放大器相关联。所述自耦变压器链可以包括在第一自耦变压器和第二自耦变压器之间与自耦变压器可操作地串联连接的电容器。