[发明专利]放大器输出功率限制电路

说明书

一种放大器系统(10)具有：放大器(FET)，其具有线性工作区域，其中，放大器(FET)在输出端子(18)处产生的输出信号具有随输入信号功率水平增大而成比例地增大的功率水平，直到放大器(FET)的压缩区域，其中，阻止输出功率随着输入信号功率增大而增大；以及DC限流电路(14)，其耦合在DC电源和放大器(FET)之间，用于当放大器(FET)在线性区域中工作时，从DC电源供应DC电流，该DC电流等于从DC电源到放大器(FET)的静态电流。

技术领域

本公开内容总体上涉及放大器输出功率限制电路。

背景技术

如本领域所公知的，典型的放大器具有用于接收AC输入信号的输入端子；以及输出端子，在此产生经放大的AC信号，作为输出信号，如图1所示。输入信号功率P_in和产生的输出信号功率P_out之间的关系由图6中的曲线A表示。注意，在放大器的线性工作区域中，放大器在输出端子产生的信号与输入信号成正比；并且，在非线性区域中，输出信号不与输入信号成正比。还应注意，在非线性区域的高输入信号功率区域中，放大器在压缩区域(P_out＝P_{out_cmpr_A})中工作，其中，阻止输出功率信号随着输入信号的增大而增大。因此，压缩工作区域是放大器产生其最大输出功率的区域。

更具体地，并且在此考虑例如场效应晶体管(FET)放大器，FET(图1)被布置为传统的接地源极(S)配置，其中将输入信号通过AC耦合电容器馈送到FET的栅极(G)，并且漏极(D)AC耦合到输出端子以提供放大的输出信号。由电源1提供栅极电压Vgg，电源1产生电压Vdc1＝Vgg和栅极电流Igg。漏极电流Idd由产生电压Vdc2的电源2供应。FET的工作区域是以下参数的函数：输入信号的功率水平；以及从电源1和电源2施加到FET的DC偏置条件(DC偏置电流和/或电压)。

FET具有由馈送到FET的DC偏置电压水平和电流水平建立的预定静态工作状态或Q点。静态点或Q点是在没有输入信号的情况下有源器件(此处为FET)的指定端子处的稳态(DC)电压或电流。选择静态点以在线性和非线性区域中实现最佳性能。线性区域中的一个关键放大器性能参数是三阶截取点(IP3)，其对当放大器由包含两个或更多个独立频率音调(frequency tone)的输入信号馈电时放大器在其输出上产生的三阶失真(互调)的量进行衡量。非线性区域中的一个关键放大器性能参数是压缩输出功率(P_{out_cmpr})，其对当放大器由包含一个频率音调的输入信号馈电时放大器能够在其输出端子处产生的最大功率进行衡量。

利用这种放大器，当输入信号功率增大使得放大器从线性区域过渡到非线性区域时，放大器从DC偏置电源汲取的DC电流增大到高于静态电流I_Q(如图7中的曲线A所示)，且输出信号的功率相应地增大，直到放大器到达压缩工作区域并产生最大输出功率水平P_out＝P_{out_cmpr_A}，如图6中的曲线A所示。注意，图1的放大器电路中没有什么会限制放大器从电源(图1)汲取的电流I_dd的量。还应注意，在这种情况下，Vdd＝Vdc2，如图8中的曲线A所示。

在许多接收器放大器系统中，需要将系统的最大输出功率P_{out_cmp}限制为低于由在其压缩区域P_{out_cmp_A}中工作的独立放大器产生的输出功率。当放大器在其线性区域中工作时，这需要在不降低放大器线性度(通常由IP3衡量)的情况下完成。在典型的放大器中，P_{out_cmpr}与IP3密切相关。因此，在一些应用中，希望以仅影响放大器的非线性区域特性(P_{out_cmpr})但不影响放大器的线性区域特性(IP3)的方式来修改放大器行为。