[发明专利]用于改进的回退操作的一类功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件，并且特别涉及功率放大器。

背景技术

功率放大器是增大（即放大）电信号的功率的电子器件。功率放大器被广泛地用在低功率通信系统中。典型地，功率放大器位于传输链的输出级，并且被配置成在射频（RF）信号从天线被传送之前增大其功率。

采用功率放大器的通信系统可以根据某些通信标准（例如EDGE、WCDMA、LTE等等）来发送信号。许多这样的通信标准允许具有不同发射统计的不同输出功率电平。因此，功率放大器常常被操作以生成跨越宽的输出功率范围（例如从低输出功率到最大输出功率）的输出信号。然而，当功率放大器被操作以输出具有小于放大器被设计的最大输出功率的信号时，功率放大器的效率降低。

功率放大器的效率的降低可以通过降低在功率放大器的输出端处的DC供电电压以便降低功率放大器的总功率消耗来减轻。这种解决方案的有效性取决于功率放大器负载与输出阻抗之间的最优负载匹配，其由位于功率放大器的输出端的输出匹配网络来控制。为了保持高效率，输出匹配网络在供电电压改变时改变输出阻抗。在没有输出阻抗的对应改变的情况下改变DC供电电压引起阻抗失配，这降低了功率放大器的效率。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种功率放大器电路。所述功率放大器电路包括：多个放大元件，其被布置成包含行和耦合到公共输出路径的并联列的串并联矩阵配置，其中各个并联列包括以串联连接来连接的所述多个放大元件中的两个或更多，其中所述放大元件分别包括控制端子，其被配置成接收允许放大元件被独立地操作的独立控制信号，使得在功率减小的、回退操作模式中，所述多个放大元件的子集能够被激活以操作为放大器，而剩余的放大元件操作为基本上不消耗功率的非放大器。

根据本发明的第二方面，提供一种功率放大器。所述功率放大器包括：多个晶体管器件，其被布置成包括并联列的串并联矩阵配置，所述并联列具有耦合到公共输出路径的串联连接的晶体管器件，其中：所述晶体管器件分别包括被配置成接收独立栅极偏置电压的栅极端子，所述独立栅极偏置电压控制所述晶体管的源极和漏极之间电流的流动；所述并联列的第一串联连接的晶体管的栅极端子被配置成还接收分开的RF输入信号；供电电压源，其被耦合到所述公共输出路径，并且被配置成将可变供电电压提供给所述串联连接中的最后一个晶体管器件的漏极端子；以及偏置控制器，其被配置成选择性地将所述独立栅极偏置电压提供给所述多个晶体管器件的栅极端子，其中所述独立栅极偏置电压使得相应的晶体管器件操作为放大器、断开的开关、或闭合的开关，其中在功率减小的、回退操作模式中，所述多个晶体管器件的子集被激活以操作为放大器，而剩余的晶体管器件操作为基本上不消耗功率的非放大器。

根据本发明的第三方面，提供一种用于操作功率放大器的方法。所述方法包括：连接处于包括串联连接的放大元件的并联列的串并联矩阵配置的多个放大器；将可变供电电压提供给最后一个串联连接的放大元件；以及将独立控制信号提供给分开的放大元件的控制端子，使得所述多个放大元件的子集能够被激活以操作为放大器，而剩余的放大元件操作为基本上不消耗功率的非放大器。

附图说明

图1示出如在此提供的功率放大器电路的第一实施例的示意图。

图2示出以最大输出功率操作的并且处于回退（back-off）操作模式的功率放大器电路的示意图，所述功率放大器电路包括处于串并联矩阵配置的多个晶体管。

图3a示出包括2×2晶体管矩阵的示例性功率放大器的示意图。

图3b和3c显示被示出为电流源、断开的开关、或短路的、图3a的功率放大器中的晶体管的框图。

图4a-4b示出包括位于串联连接的晶体管的相邻列上的节点之间的电连接的功率放大器电路的一个可替换实施例的示意图。

图5a示出如在此提供的功率放大器电路的一个可替换实施例的示意图。

图5b和5c显示针对不同输出功率被示出为电流源、断开的开关、或短路的、图5a的功率放大器中的晶体管的框图。

图6示出显示图5a的功率放大器电路的寄生元件的框图。

图7示出用于操作功率放大器的示例性方法的流程图。

图8a-8c示出可以被用来将一个RF输入信号分成多个RF输入信号的电路的三个可能实施例。

图9示出包括3×3晶体管矩阵的功率放大器电路的另一实施例的示意图，其中在所述矩阵的内部节点之间具有互连。

图10a示出显示晶体管矩阵的内部节点之间的互连的一个可替换实施例的功率放大器的示意图。