[发明专利]利用可调电感和改善功率放大器线性度的电路结构及方法

说明书

本发明公开一种利用可调电感和改善功率放大器线性度的电路结构及方法，包含片上变压器耦合输入网络、晶体管放大器电路、输出网络、控制及偏置产生电路和包络检测电路；晶体管放大器电路分别与片上变压器耦合输入网络及输出网络连接；晶体管放大器电路设有电容电感并联谐振回路，电容电感并联谐振回路中并联的电容和可调电感；包络检测电路与控制及偏置产生电路连接，检测输入网络或输出网络的射频信号的包络信号，产生所需的偏置信号和可调电感的控制信号。本发明通过采用并联可调LC回路的办法，实现动态可调的低阻偏置回路改善AM‑AM非线性、可调电感消除AM‑PM非线性；方便地用在多级放大器级间匹配和阻抗变换网络中，便于多级射频功放级联实现。

技术领域

本发明涉及射频功率放大器电路领域，特别涉及一种利用可调电感和改善功率放大器线性度的电路结构及方法。

背景技术

射频功率放大器(以下简写为射频功放)是决定无线通信发射机发送的信号和功耗高低的决定性部件。为了有效利用频谱资源，现代无线数字通信中大量采用非恒包络调制方式，这就对射频功放的线性度提出了很高的要求。

射频功放的线性度指标可以从两个方面来考察，即输入幅度-输出幅度特性(以下简写为AM-AM特性)和输入幅度-输出相位特性(以下简写为AM-PM特性)。

理想的单级射频功放的输入-输出特性表现为，输出信号的幅度与输入信号的幅度呈现线性关系，而输出信号的相位不随输入信号的幅度不同而不同。一般地，射频功放的AM-AM特性主要与其直流工作点相关，而AM-PM特性主要与射频功放的输入阻抗和输出阻抗中容性电抗大小相关。多级级联的射频功放的AM-AM和AM-PM特性由各级联放大器的AM-AM和AM-PM特性决定，改善各个级联放大器的线性度即能改善级联放大器总体线性度。

典型的晶体管射频功放AM-AM特性呈现增益压缩现象，即随着输入信号幅度增大，放大器的增益下降。一般地，为了改善增益压缩造成的非线性，可以提高射频功放的偏置电流。提高偏置电流的代价是射频功放的效率下降。

典型的晶体管射频功放AM-PM特性与输入端呈现出与信号幅度相关的容性阻抗有关：当输入信号幅度增大，放大器的等效并联输入电容增大；反之，当输入信号幅度减小，放大器的等效并联输入电容减小。输入端的等效电容的变化会导致被放大信号的相位的变化产生信号失真。放大器的输出阻抗也呈现出相位与信号幅度的类似相关性。

为了减弱射频功放的等效输入电容增大造成的非线性，可以在输入端额外并联一个电容，该电容大小随输入信号幅度增大而减小，这样可以达到线性补偿的目的。但是采用这种办法，代价是增大射频功放的输入负载导致增益下降，同样也会降低放大器的效率。

另外一种消弭射频功放输入非线性AM-PM特性的方法是，利用可调电感与等效输入电容构成串联，根据输入信号幅度变化来控制可调电感的感值，使之与射频功放的等效输入电容的变化相抵消，这样可以使AM-PM特性得以线性化。该方案的缺点是，电感在信号通路上，不方便隔离高频信号与直流偏置信号，要实现设计低阻抗的偏置电压回路代价较高。而偏置回路本身的阻抗太高，会引起射频功放的临近信道泄漏和上下边带不对称等非线性效应。

发明内容