[发明专利]一种射频功率放大器及其功率控制电路

说明书

本申请公开了种射频功率放大器的功率控制电路，主要由一个低压差稳压器、两个电流源、两个电流比较器组成。低压差稳压器根据控制电压输出供电电压和/或供电电流为功率晶体管供电。电流源一产生基准电流一。电流源二产生基准电流二。电流比较器一中产生与供电电流成比例的镜像电流一。电流比较器一根据镜像电流一与基准电流一的比较结果，或者向低压差稳压器输出电流，或者从低压差稳压器抽取电流。电流比较器二中产生与供电电流成比例的镜像电流二。电流比较器二根据镜像电流二与基准电流二的比较结果，向低压差稳压器输出电流。本申请针对天线端阻抗失配，一方面改善了射频功率放大器的输出功率平坦度，另一方面避免了晶体管被大电流损坏。

技术领域

本申请涉及一种射频功率放大器，特别是涉及一种射频功率放大器的功率控制电路。

背景技术

一般的功率放大器基本保持恒定的增益，输出功率与输入功率成正比，这种功率放大器被称为线性功率放大器。如果其中的功率晶体管为双极性晶体管（BJT），则功率晶体管工作在放大（active）区。

有一种功率放大器的输出功率主要由功率晶体管的集电极和/或基极的偏置电压和/或偏置电流来决定，这种功率放大器被称为饱和功率放大器。如果其中的功率晶体管为双极性晶体管，则功率晶体管工作在饱和（saturation）区。饱和功率放大器包含有功率控制电路，用来根据控制信号调节提供给功率晶体管的偏置电压和/或偏置电流，进而调节功率晶体管的输出功率。

请参阅图1，这是一种饱和功率放大器，主要由放大电路1、功率控制电路2和输出匹配电路3组成。放大电路1中包括一个或多个级联的功率晶体管11至13。功率晶体管11至13例如是双极性晶体管、场效应管（FET）、MOS管（MOSFET）、赝晶高电子迁移率晶体管（pHEMT）等，用来对射频输入信号RFin执行放大功能。功率控制电路2用来根据控制电压Vramp生成与控制电压Vramp的大小相关的供电电压Vout，供电电压Vout为放大电路1中的功率晶体管11至13供电。控制电压Vramp决定了功率控制电路2的输出电压Vout，也就是放大电路1中的功率晶体管11至13的供电电压Vout，进而决定了GSM功率放大器的输出功率。输出匹配电路3用来对放大电路1输出的射频信号进行阻抗匹配，输出射频输出信号RFout。

请参阅图2，这是一种现有的功率控制电路2，仅由一个低压差稳压器（LowDropout regulator，LDO）21实现。所述低压差稳压器21由一个运算放大器OPA、一个PMOS管P1和两个电阻R1、R2构成。控制电压Vramp连接运算放大器OPA的反相输入端，运算放大器OPA的输出端连接PMOS管一P1的栅极。电阻一R1和电阻二R2之间的FB节点连接运算放大器OPA的正相输入端。PMOS管一P1、电阻一R1和电阻二R2依次级联在电源电压Vdd和地之间。PMOS管一P1的源极连接电源电压Vdd。PMOS管一P1的漏极连接电阻一R1，同时作为低压差稳压器21的输出端，也是整个功率控制电路的输出端。该输出端输出供电电压Vout例如为放大电路1中的功率晶体管11的集电极供电，和/或输出供电电流Iout例如为放大电路1中的功率晶体管11的基极供电，这里假设功率晶体管11为双极性晶体管。假设该输出端为功率晶体管的集电极提供电电压Vout，Vout=（1+R1/R2）·Vramp，因此低压差稳压器21的输出电压Vout只由控制电压Vramp和两个电阻R1和R2的阻值决定。

移动终端中的射频功率放大器用来将已调制的待发射射频信号进行功率放大，然后馈送到天线发射。常见的GSM功率放大器就是一种饱和功率放大器。目前，GSM功率放大器也要考虑对EDGE、TD-SCDMA及TDD-LTE等线性制式的兼容性，因此要求能在饱和状态与线性状态之间进行切换。射频功率放大器的线性度与其内部晶体管的工艺直接相关，而线性度与可靠性又存在折中的关系。如要提高线性度，则内部晶体管在选取工艺时需要适当牺牲可靠性，在此背景下就要求功率控制电路具有高可靠性以弥补放大电路损失的可靠性。