[发明专利]一种用于功率放大器芯片的自适应偏置电路

说明书

本发明公开了一种用于功率放大器芯片的自适应偏置电路，包括偏置电路、反馈电路和放大电路，所述偏置电路提供动态偏置电压，并与第一静态偏置电压Vg1为放大电路中的晶体管M2提供偏置电压；随着输入的射频信号功率增大，提供给晶体管M2的动态偏置电压越大，实现晶体管M2自适应线性补偿；所述反馈电路用于调节放大器的射频性能；其中，射频信号通过所述反馈电路传递到所述偏置电路，所述偏置电路将该射频信号转化为直流信号，该直流信号即偏置电路产生的动态偏置电压。本发明具有结构简单，尺寸小，具有自适应偏置功能，不需要人为改变放大器的偏置电压，在提高了功率放大器线性度的同时又兼顾了效率，也提高了单片集成度和实用性。

技术领域

本发明涉及微电子、半导体及通信技术领域，具体地涉及一种用于功率放大器芯片的自适应偏置电路。

背景技术

射频功率放大器是移动通信系统的重要组成部分，作为发射通道最后的放大单元，其作用是将小功率的射频信号进行放大后经过天线发射出去。射频功率放大器的设计指标通常包括输出功率，效率，增益，带宽以及线性度等。射频功率放大器的非线性容易产生多余的频率分量，这严重的影响了移动通信系统的性能。

传统功率放大器可以采用互补式金属氧化物半导体(CMOS)、砷化镓异质结双极晶体管(GaAs HBT)、砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)等作为功率放大元件。其中采用CMOS器件实现的射频功率放大器虽然兼容性好、成本低，但存在线性度低、耐压值低的缺点；采用GaAs HBT器件实现的射频功率放大器虽然功率容量大，但存在自热效应；采用GaAs pHEMT器件实现的射频功率放大器，一般都是使用负载牵引找到最大输出功率点，来进行输出端匹配。然而，由于功率放大器经常工作在非最大输出功率状态，为了提高功率放大器的平均效率，就要求功率放大器在较宽的工作范围内均有高的效率。因此，设计考虑一般在效率和线性度之间进行折中，导致放大器的线性度达不到最优设计。

随着5G时代的到来，对于通信系统的性能指标提出了更高的要求。功率放大器作为通信系统中的一个重要组成部分，其线性度在系统中非常重要。砷化镓(GaAs)材料制作的微波功率晶体管，具有效率高、噪声功率低、抗辐射能力强等优点，其中砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs pHEMT)更适合高频大功率应用。因此，研究一种能够提高GaAspHEMT工艺功率放大器芯片线性度的方法具有重大的应用价值和现实意义。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明提供所述的一种用于功率放大器芯片的自适应偏置电路，结构简单，尺寸小，提高了单片集成度，达到功率放大器在效率和线性度两个方面的平衡，提高了功率放大器芯片的实用性等特点。

为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种用于功率放大器芯片的自适应偏置电路，包括偏置电路、反馈电路和放大电路。

所述偏置电路提供动态偏置电压，并与第一静态偏置电压Vg1为放大电路中的晶体管M2提供偏置电压；随着输入的射频信号功率增大，提供给晶体管M2的动态偏置电压越大，实现晶体管M2自适应线性补偿。

所述反馈电路用于调节放大器的射频性能。

其中，射频信号通过所述反馈电路传递到所述偏置电路，所述偏置电路将该射频信号转化为直流信号，该直流信号即偏置电路产生的动态偏置电压。

进一步地，所述偏置电路包括两个电阻R1和R2、晶体管M1、电容C1，所述电阻R1和电容C1并联，且第一端接地，第二端连接晶体管M1的栅极，所述晶体管M1的源极和漏极进行短接并与电阻R2第一端连接；

进一步地，所述反馈电路包括两个电阻R3和R4、电容C2，所述电阻R3和R4的第一端均与电阻R2的第二端连接，所述电阻R3的第二端与电容C4的第一端、晶体管M2的栅极连接，所述电阻R4的第二端与电容C2的第一端连接；