[发明专利]具有用于包络跟踪应用的自适应偏置的功率放大器

说明书

本文提供了具有用于包络跟踪应用的自适应偏置的功率放大器。在一些实施例中，包络跟踪系统包括：功率放大器，其放大射频(RF)信号并接收来自功率放大器供电电压的功率；以及包络跟踪器，其基于RF信号的包络生成功率放大器供电电压。功率放大器包括用于放大RF信号的场效应晶体管(FET)；以及包括接收参考电流的输入端和连接到功率放大器供电电压的输出端的电流镜。电流镜的内部电压用于偏置FET的栅极，以对FET补偿由包络跟踪引起的功率放大器供电电压的变化。

技术领域

本发明的实施例涉及电子系统，尤其涉及用于射频(RF)电子设备中的功率放大器。

背景技术

功率放大器用于射频(RF)通信系统中，以放大RF信号供天线发射。重要的是管理RF信号发射的功率以延长电池寿命和/或提供合适的发射功率水平。

具有一个或多个功率放大器的示例RF通信系统包括，但不限于，移动电话、平板电脑、基站、网络接入点、客户驻地设备(CPE)、便携式计算机、和可穿戴电子设备。例如，在使用蜂窝标准、无线局域网(WLAN)标准、和/或任何其他合适的通信标准进行通信的无线设备中，功率放大器可以用于RF信号放大。RF信号的频率可以在约30kHz～300GHz范围内，例如，在第五代(5G)蜂窝通信的频率范围1(FR1)中约410MHz～7.125GHz的范围内，或在5G通信标准的频率范围2(FR2)中约24.250GHz～52.600GHz的范围内。

发明内容

在一些实施例中，本申请涉及一种移动设备。该移动设备包括收发器，配置为生成射频信号；功率管理系统，包括包络跟踪器，配置为生成关联于射频信号的包络而变化的功率放大器供电电压；和前端系统，包括功率放大器，配置为放大射频信号并从功率放大器供电电压接收功率。功率放大器包括电流镜，其具有配置为接收参考电流的输入端和电连接到功率放大器供电电压的输出端；和场效应晶体管，配置为放大射频信号、并具有基于电流镜的内部电压而偏置的栅极。

在各种实施例中，电流镜的内部电压响应于功率放大器供电电压的减小而增大，并且响应于功率放大器供电电压的升高而减小。

在多种实施例中，场效应晶体管是短沟道(short channel)金属氧化物半导体晶体管。

在数个实施例中，功率放大器还包括电连接在功率放大器供电电压和场效应晶体管的漏极之间的扼流电感器。

在一些实施例中，电流镜是威尔逊(Wilson)电流镜。

在各种实施例中，功率放大器还包括缓冲器，配置为缓冲电流镜的内部电压以产生场效应晶体管的栅极偏置电压。根据多个实施例，缓冲器包括第一耗尽型晶体管和第二耗尽型晶体管，其被配置为提供零偏移缓冲。

在多个实施例中，电流镜包括第一镜像晶体管，具有被配置为输出内部电压的漏极；第二镜像晶体管；第三镜像晶体管和第四镜像晶体管，第三镜像晶体管和第一镜像晶体管串联连接在电流镜的输入端和地电压之间，第四镜像晶体管和第二镜像晶体管串联连接在电流镜的输出端和地电压之间。根据多个实施例，第一镜像晶体管的栅极连接至第二镜像晶体管的栅极，并且第三镜像晶体管的栅极连接至第四镜像晶体管的栅极。根据各种实施例，第二镜像晶体管的漏极连接到第二镜像晶体管的栅极，并且第三镜像晶体管的漏极连接到第三镜像晶体管的栅极。

在数个实施例中，功率放大器还包括被配置为产生参考电流的电流源。

在一些实施例中，包络跟踪器包括被配置为输出多个调节电压的DC-至-DC转换器；被配置为基于所述多个调节电压和射频信号的包络在输出端生成调制器输出电压的调制器；以及耦接在调制器输出端与功率放大器供电电压之间的调制器输出滤波器。

在各种实施例中，包络跟踪器包括DC-至-DC转换器和误差放大器，被配置为彼此并联操作以产生功率放大器供电电压。