[发明专利]具有从导通到长突发结束的电流和增益补偿的RF功率放大器

说明书

本申请涉及具有从导通到长突发结束的电流和增益补偿的RF功率放大器。射频(RF)功率放大器结构和电路提供从导通到长信号突发间隔结束的补偿电流和增益，以抵消由于导通时自热引起的放大器晶体管热上升。RF接收机电路可以作为单芯片设备和作为用于移动通信系统的组件集成系统的一部分之一来实现。

技术领域

本发明一般涉及射频(RF)收发机电路，并且更具体地，涉及用于移动通信系统的提供从导通到长信号突发结束的补偿电流和增益的功率放大器结构。

背景技术

无线通信系统在涉及长距离和短距离信息传输的许多环境中都有应用，并且存在适合于满足每一种特定需求的广泛的模式。在普及和部署方面，这些系统中最主要的是移动或蜂窝电话和WiFi。

任何无线通信系统的基本部件是收发器，也就是发射机和接收机的组合电路。收发器将数据编码为基带信号，并用RF载波信号对其进行调制。接收后，收发器下变频RF信号，解调基带信号，并解码基带信号表示的数据。连接到发射机的天线将电信号转换成电磁波，连接到接收机的天线将电磁波转换回电信号。传统的收发器通常不能产生足够的功率或不具有足够的灵敏度来进行独立的可靠通信。因此，RF信号的附加调节是必要的。提供该功能的收发机和天线之间的电路被称为前端电路，其被理解为包含用于增加发射功率的功率放大器(PA)和/或用于增加接收灵敏度的低噪声放大器(LNA)。通信系统的每个频带或工作频率可以具有专门调谐到该工作频率的专用功率放大器和低噪声放大器。在大容量产品的设计和制造阶段，所有的无线系统模块都被调谐到工作在最佳的条件下，因此当非理想条件出现时，系统的性能就会滞后。收发器模块的输入和输出端口通常设计为以50欧姆天线阻抗工作。

热冷放大器晶体管的增益在导通时刻最高。导通后，由于自热，芯片温度升高，放大器的增益降低。在这个有效时间周期内，信号(突发)被放大--在这种情况下，在预热周期内增益下降。这种行为导致突发间隔开始时的信号增益与接近结束时的信号增益不同，从而导致随着导通时间的长度而增长的问题。例如，线性放大器被用作射频(RF)应用的功率放大器、驱动放大器和低噪声放大器。放大器的输出功率是输入功率乘以增益。因此，放大器的输出功率也在突发时间内下降。线性放大器，特别是那些用于WiFi和其他依赖幅度变化来编码数字信息的应用的线性放大器，不允许在信号突发期间有增益变化，因为接收机在每个信号突发间隔的最开始用调制前导进行校准。例如，如果标准允许N*4usec的信号突发，N高达4096，放大器将需要处理超过1毫秒的突发时间，在极端情况下高达16,384毫秒。在传输开始时的校准导致误差矢量幅度(EVM)误差，因为在突发期间校准损失越来越高的精确度。

WiFi(802.11XX)标准通常假设链路在时间上是静止的，并且假设链路预算以及因此发送的功率在突发的时间长度上是稳定的。早期的WiFi系统只使用短突发和低调制复杂度，因此放大器稳定性不是问题。最近的WiFi标准，如802.11ac允许更长的突发(以提高吞吐量)，并支持256QAM调制，这需要更好的放大器线性来实现指定的EVM。在这个标准下，优秀的放大器性能必须在长的突发间隔内保持，但正如所指出的，放大器的增益随着它的升温而趋于下降，这为改进提供了机会。

本发明致力于提供功率放大器结构和电路，其通过在放大器预热时补偿增益下降来在长突发间隔上保持放大器增益线性。

发明内容

本发明教导了结构和使用中的某些优点，其产生以下描述的目的。