CN108011597B - 包络跟踪电流偏置电路和功率放大器设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种包络跟踪电流偏置电路和功率放大器设备，包括功率放大器的功率放大器电路的所述包络跟踪电流偏置电路包括：第一电流源电路，被构造为基于参考电压来产生第一偏置电流；第二电流源电路，被构造为基于输入信号的包络电压来产生第二偏置电流；及偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流来产生第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到功率放大器电路，以减小功率放大器电路的调幅‑调相(AM‑PM)失真。

Description

包络跟踪电流偏置电路和功率放大器设备

本申请要求于2016年10月28日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0141913号和2016年11月23日提交到韩国知识产权局的第10-2016-0156628号韩国专利申请的优先权和权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。

技术领域

下面的描述涉及一种可应用于通信系统的包络跟踪电流偏置电路和功率放大器设备。

背景技术

通常，功率放大器模块(PAM)在发送器中放大射频(RF)信号并且将放大的RF信号发送到天线。由于这样的PAM支持宽的频带范围，因此PAM可包括多个开关、多个滤波器以及放大RF信号的多个功率放大器(PA)。

PAM的性能可通过最大输出、效率、线性度和其它性能指标(performancemeasure)来评价。PAM是在移动电话中使用相对大量电流的组件，因此，电流消耗也可是PAM的性能指标中的一个。

包络跟踪(ET)被用作一种用于减小PAM的电流消耗的方法。ET使得PA的电源电压根据RF信号的包络而变化。也就是说，当RF信号的功率低时，PA的电源电压的大小减小，以降低PAM的平均电流消耗。相反，当RF信号的功率高时，PA的电源电压的大小增大，以防止PAM的线性度劣化。

为了通过减小电流损耗而增大效率，现有技术中的PAM的一个示例使用包络跟踪模块(ETM)或者包络跟踪器(ET)的适当地处理形成的包络信号，并且使用处理的形成的包络信号作为PA的电源电压(VCC或VCC_PA)。

然而，现有技术中的这样的PAM没有提供用于有效地提供偏置电流以进一步减小电流消耗的方案。

现有技术中的其他PAM将电源电压VCC设置为响应于RF信号的包络而变化，并且根据预设表值(preset table value)将偏置电流设置在固定的值。

然而，由于这样的PAM将偏置电流设置为固定的值，并且提供相对高的偏置电流，即使在RF信号的功率高的情况下，也提供没有劣化的偏置，因此，PAM提供比在RF信号的功率低的情况下所需的更高的偏置电流，引起相对高的电流消耗水平。

在现有技术中的PAM在使用固定的偏置电流时基于包络来提供电源电压的情况下，提供的电源电压可以以PA的输出信号的相反的相位耦合到输入信号。在这种情况下，PAM的调幅-调相(AM-PM)失真特性的劣化会引起PAM的邻信道功率比(ACPR)性能劣化。

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的选择的发明构思。本发明内容不意图限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，本发明内容也不意图用于帮助确定所要求的保护的主题的范围。

在一个总的方面，一种包括功率放大器的功率放大器电路的包络跟踪电流偏置电路包括：第一电流源电路，被构造为基于参考电压产生第一偏置电流；第二电流源电路，被构造为基于输入信号的包络电压产生第二偏置电流；及偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流产生第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到所述功率放大器电路，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相(AM-PM)失真。

所述第一电流源电路还可被构造为响应于第一控制信号调节所述第一偏置电流的值。

所述第二电流源电路还可被构造为响应于第二控制信号调节所述第二偏置电流的值。

所述偏置电流产生器可连接在所述第一电流源电路的输出节点和所述第二电流源电路的输出节点之间，并且还可被构造为对所述第一偏置电流和所述第二偏置电流求和，以产生所述第一包络跟踪偏置电流。

在另一总的方面，一种功率放大器设备包括：包络跟踪电流偏置电路，被构造为基于输入信号的包络电压产生第一包络跟踪偏置电流；及功率放大器电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流而进行电流偏置，以放大所述输入信号的功率；所述功率放大器电路包括：功率放大器，被构造为在所述功率放大器的基极处接收所述输入信号并且放大所述输入信号的功率；及缓冲偏置电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流来产生第二包络跟踪偏置电流，并且将所述第二包络跟踪偏置电流提供到所述功率放大器的基极，以减小所述功率放大器电路的AM-PM失真。

所述包络跟踪电流偏置电路可包括：第一电流源电路，被构造为基于参考电压产生第一偏置电流；第二电流源电路，被构造为基于所述包络电压产生第二偏置电流；及偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流产生所述第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到所述缓冲偏置电路。

所述第一电流源电路还可被构造为响应于第一控制信号调节第一偏置电流的值。

所述第二电流源电路还可被构造为响应于第二控制信号调节第二偏置电流的值。

所述偏置电流产生器可连接在所述第一电流源电路的输出节点和所述第二电流源电路的输出节点之间，并且还可被构造为对所述第一偏置电流和所述第二偏置电流求和，以产生所述第一包络跟踪偏置电流。

所述功率放大器设备还可包括包络跟踪电路，所述包络跟踪电路被构造为将所述输入信号的包络电压作为电源电压提供到所述功率放大器电路；所述包络跟踪电流偏置电路还可被构造为从所述包络跟踪电路中接收所述电源电压作为所述包络电压。

所述功率放大器设备还可包括包络检测电路，所述包络检测电路被构造为检测所述输入信号的所述包络电压；所述包络跟踪电流偏置电路还可被构造为从所述包络检测电路中接收所述包络电压。

所述缓冲偏置电路可包括：电流偏置电路，连接在所述包络跟踪电流偏置电路的输出端子和地之间；及电流放大器，被构造为通过所述电流偏置电路而进行电流偏置，以放大所述第一包络跟踪偏置电流，从而产生所述第二包络跟踪偏置电流。

所述电流偏置电路可包括：第一偏置电阻器，连接在所述包络跟踪偏置电路的输出端子和所述电流放大器的基极之间；及温度补偿电路，连接在所述电流放大器的基极和所述地之间，并且具有随温度变化的电阻值。

所述温度补偿电路可包括在所述电流放大器的基极和所述地之间串联连接的至少两个二极管接法的晶体管。

所述温度补偿电路可包括在所述电流放大器的基极和所述地之间串联连接的至少两个二极管。

所述电流放大器可包括连接到所述电流放大器的输出端子的电阻器，以防止热失控，从所述电流放大器的输出端子输出所述第二包络跟踪偏置电流。

在另一总的方面，一种功率放大器设备包括：功率放大器，具有基极并且被构造为放大被施加到所述基极的输入信号；跟踪电流偏置电路，被构造为基于固定的参考值和所述输入信号的时变参数产生第一跟踪偏置电流；及缓冲偏置电路，被构造为放大所述第一跟踪偏置电流以产生第二跟踪偏置电流，并且将所述第二跟踪偏置电流施加到所述功率放大器的所述基极以减小所述功率放大器的调幅-调相(AM-PM)失真。

所述输入信号的所述时变参数可以为所述输入信号的包络电压。

所述跟踪电流偏置电路可包括：第一电流源电路，被构造为基于所述固定的参考值产生第一偏置电流；第二电流源电路，被构造为基于所述输入信号的所述时变参数产生第二偏置电流；及偏置电流产生器，被构造为对所述第一偏置电流和所述第二偏置电流求和，以产生所述第一跟踪偏置电流。

所述跟踪电流偏置电路还可被构造为调节所述第一跟踪偏置电流中的第一偏置电流与第二偏置电流的比。

在另一总的方面，一种功率放大器设备包括：功率放大器电路，被构造为放大输入信号，并且具有响应于所述输入信号的电压大小变化而减小调幅-调相(AM-PM)失真的特性；及包络跟踪电流偏置电路，被构造为基于固定参考电压和所述输入信号的包络电压产生第一跟踪偏置电流，并且将所述第一跟踪偏置电流施加到所述功率放大器，以减小所述功率放大器电路的所述AM-PM失真。

所述功率放大器电路可包括：功率放大器，具有基极，所述输入信号施加到所述基极，并且被构造为放大被施加到所述基极的输入信号；及缓冲偏置电路，被构造为放大所述第一跟踪偏置电流，以产生第二跟踪偏置电流，并且将所述第二跟踪偏置电流施加到所述功率放大器的所述基极，以减小所述功率放大器的调幅-调相(AM-PM)失真。

所述功率放大器可包括双极结型晶体管(BJT)，所述双极结型晶体管(BJT)具有基极、集电极、发射极、响应于所述输入信号的所述电压大小而变化的基极-发射极直流(DC)电压(VBE)以及响应于所述VBE而变化的集电极-基极电容(Ccb)，从而减小所述AM-PM失真。

所述功率放大器设备还可包括包络跟踪电路，所述包络跟踪电路被构造为基于所述输入信号的包络电压产生电源电压(VCC)，并且将所述VCC施加到所述BJT的集电极；所述BJT的集电极可被构造为输出所述放大的输入信号；并且所述BJT的发射极可连接到地。

其他特征和方面将通过下面的具体实施方式、附图和权利要求而显而易见。

附图说明

图1是功率放大器设备的示例的框图。

图2是功率放大器设备的另一示例的框图。

图3是图1和图2中的包络跟踪(ET)电流偏置电路的示例的电路图。

图4是图1和图2中的ET电流偏置电路的另一示例的电路图。

图5是图3中的第一电流源电路的示例的电路图。

图6是图3中的第二电流源电路的示例的电路图。

图7是图4中的第一电流源电路的示例的电路图。

图8是图4中的第二电流源电路的示例的电路图。

图9是功率放大器设备的另一示例的框图。

图10是功率放大器设备的另一示例的框图。

图11是图1中的功率放大器设备的示例的电路图。

图12是缓冲偏置电路的示例的电路图。

图13是缓冲偏置电路的另一示例的电路图。

图14是缓冲偏置电路的另一示例的电路图。

图15是示出功率放大器设备的调幅-调相(AM-PM)失真的概念的示例的示图。

图16A和图16B是示出功率放大器设备的AM-PM失真的改进的示例的示图。

图17是示出现有技术的固定的偏置电流的示例以及本申请的随着时间(μs)的第一ET偏置电流的示例的曲线图。

图18是示出通过现有技术的固定的偏置直流产生的基极-发射极直流(DC)电压的示例以及通过本申请的随着时间(μs)的第一ET偏置电流产生的基极-发射极DC电压的示例的曲线图。

图19是示出AM-PM失真仿真结果的示例的曲线图。

图20是示出相邻信道功率比(ACPR)仿真结果的示例的曲线图。

图21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G、21H和21I是示出根据第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比的AM-PM失真仿真结果的示例的曲线图。

在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按比例绘制，为了清楚、示出和方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和绘制。

具体实施方式

提供以下的具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改以及等同物在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并不限于在此所阐述的示例，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域中已知的功能和结构的描述。

在此描述的特征可按照不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例仅为了示出在理解了本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些方式。

图1是功率放大器设备的示例的框图。图2是功率放大器设备的另一示例的框图。

参照图1和图2，功率放大器设备包括包络跟踪(ET)电流偏置电路100和功率放大器电路300。

参照图2，功率放大器设备还包括ET电路200，所述ET电路200基于输入信号RFin的包络电压将电源电压VCC提供到功率放大器电路300。输入信号RFin的包络电压随时间而变化，因此是输入信号RFin的时变参数。

ET电流偏置电路100基于输入信号RFin的包络电压Venv来产生第一ET偏置电流Ibias_ET1。

功率放大器电路300通过第一ET偏置电流Ibias_ET1而进行电流偏置，以放大输入信号RFin的功率。

功率放大器电路300包括功率放大器310和缓冲偏置电路330。

功率放大器310将通过功率放大器电路300的输入端子接收的输入信号RFin的功率放大，以在功率放大器电路300的输出端子产生放大的输出信号RFout。

缓冲偏置电路330基于第一ET偏置电流Ibias_ET1来产生第二ET偏置电流Ibias_ET2，并且将产生的第二ET偏置电流Ibias_ET2提供到功率放大器310的基极。

在一个示例中，当缓冲偏置电路330具有至少100倍的电流增益时，缓冲偏置电路330将微安(μA)级的第一ET偏置电流Ibias_ET1放大为毫安(mA)级的第二ET偏置电流Ibias_ET2。

此外，ET电流偏置电路100通过将第一ET偏置电流Ibias_ET1提供到功率放大器电路300来减小功率放大器电路300的调幅-调相(AM-PM)失真。

如图1和图2所示，C300是用于阻截输入信号RFin中的直流(DC)电压的电容器，L300是用于阻截电源电压VCC中的电源电压噪声的电感器。

在描述附图时，将省略通过相同的标号指示并且具有相同的功能的元件的重复的描述，而将描述图与图之间不同的特征。

图3是图1和图2中的ET电流偏置电路100的示例的电路图。

参照图3，ET电流偏置电路100包括第一电流源电路110、第二电流源电路130和偏置电流产生器150。

第一电流源电路110基于参考电压Vref来产生第一偏置电流Ibias1。由于第一偏置电流Ibias1基于参考电压Vref而产生，因此第一偏置电流Ibias1是常量。

第二电流源电路130基于输入信号的包络电压Venv来产生第二偏置电流Ibias2。由于第二偏置电流Ibias2基于包络电压Venv而产生，因此第二偏置电流Ibias2根据输入信号的包络而变化。

偏置电流产生器150基于第一偏置电流Ibias1和第二偏置电流Ibias2来产生第一ET偏置电流Ibias_ET1，并且将产生的第一ET偏置电流Ibias_ET1提供到功率放大器电路300。

在一个示例中，偏置电流产生器150通过将第一ET偏置电流Ibias_ET1提供到功率放大器电路300来减小功率放大器电路300的AM-PM失真。

将参照图5和图6来描述图3中的第一电流源电路110和第二电流源电路130。

在一个示例中，偏置电流产生器150将第一电流源电路110的输出节点连接到第二电流源电路130的输出节点，并且对第一偏置电流Ibias1和第二偏置电流Ibias2求和，从而产生第一ET偏置电流Ibias_ET1。

图4是图1和图2中的ET电流偏置电路100的另一示例的电路图。

参照图4，第一电流源电路110响应于第一控制信号VC1来调节基于参考电压Vref产生的第一偏置电流Ibias1的值。

第二电流源电路130响应于第二控制信号VC2来调节基于包络电压Venv产生的第二偏置电流Ibias2的值。

因此，如下面将描述的图21A至21I所示，通过偏置电流产生器150产生的第一ET偏置电流Ibias_ET1具有响应于第一控制信号VC1调节的第一偏置电流Ibias1的值与响应于第二控制信号VC2调节的第二偏置电流Ibias2的值的可调节的比。

将参照图7和图8来描述图4中的第一电流源电路110和第二电流源电路130。

图5是图3中的第一电流源电路110的示例的电路图。

参照图5，第一电流源电路110包括第一电流源111和第一电流镜电路113。

第一电流源111包括第一运算放大器A1、第一电阻器R11、第一金属氧化物半导体(MOS)晶体管M11和第二MOS晶体管M12。

第一运算放大器A1包括：第一输入端子，接收参考电压Vref；第二输入端子，连接到第一电阻器R11的一端；输出端子，连接到第一MOS晶体管M11的栅极。

第一MOS晶体管M11根据第一运算放大器A1的输出电压来调整内部电流，第二MOS晶体管M12叠放在第一MOS晶体管M11上。

参考电压Vref通过第一运算放大器A1施加到第一电阻器R11的一端，第一电阻器R11的另一端连接到地。因此，根据参考电压Vref和第一电阻器R11的电阻值产生内部电流，并且使其流过第二MOS晶体管M12和第一MOS晶体管M11。

第一电流镜电路113包括MOS晶体管M1-1，所述MOS晶体管M1-1使其栅极连接到第二MOS晶体管M12的栅极并且执行电流镜(current mirroring)。

MOS晶体管M1-1提供根据MOS晶体管M1-1的尺寸与第二MOS晶体管M12的尺寸的比通过对内部电流进行镜像而产生的电流。产生的电流作为第一偏置电流Ibias1被提供到偏置电流产生器150。

图6是图3中的第二电流源电路130的示例的电路图。

参照图6，第二电流源电路130包括第二电流源131和第二电流镜电路133。

第二电流源131包括第二运算放大器A2、第二电阻器R21、第三MOS晶体管M21和第四MOS晶体管M22。

第二运算放大器A2包括：第一输入端子，接收包络电压Venv；第二输入端子，连接到第二电阻器R21的一端；输出端子，连接到第三MOS晶体管M21的栅极。

第三MOS晶体管M21根据第二运算放大器A2的输出电压来调整内部电流，第四MOS晶体管M22叠放在第三MOS晶体管M21上。

包络电压Venv通过第二运算放大器A2施加到第二电阻器R21的一端，第二电阻器R21的另一端连接到地。因此，根据包络电压Venv和第二电阻器R21的电阻值产生内部电流，并且使其流过第四MOS晶体管M22和第三MOS晶体管M21。

第二电流镜电路133包括MOS晶体管M2-1，所述MOS晶体管M2-1使其栅极连接到第四MOS晶体管M22的栅极并且执行电流镜。

MOS晶体管M2-1提供根据MOS晶体管M2-1的尺寸与第四MOS晶体管M22的尺寸的比通过对内部电流进行镜像而产生的电流。产生的电流作为第二偏置电流Ibias2被提供到偏置电流产生器150。

图7是图4中的第一电流源电路110的示例的电路图。

参照图7，第一电流源电路110包括第一电流源111和第一电流镜电路113。

第一电流源111包括第一运算放大器A1、第一电阻器R11、第一MOS晶体管M11和第二MOS晶体管M12。

第一运算放大器A1包括：第一输入端子，接收参考电压Vref；第二输入端子，连接到第一电阻器R11的一端；输出端子，连接到第一MOS晶体管M11的栅极。

第一MOS晶体管M11根据第一运算放大器A1的输出电压来调整内部电流，第二MOS晶体管M12叠放在第一MOS晶体管M11上。

参考电压Vref通过第一运算放大器A1施加到第一电阻器R11的一端，第一电阻器R11的另一端连接到地。因此，根据参考电压Vref和第一电阻器R11的电阻值产生内部电流，并且使其流过第二MOS晶体管M12和第一MOS晶体管M11。

第一电流镜电路113包括多个MOS晶体管M1-1、M1-2、M1-3……M1-N，所述多个MOS晶体管M1-1、M1-2、M1-3……M1-N使其栅极连接到第二MOS晶体管M12的栅极，并且执行电流镜，多个开关SW1-1、SW1-2、SW1-3……SW1-N分别连接在MOS晶体管M1-1至M1-N与第一电流镜电路113的输出端子之间。

MOS晶体管M1-1至M1-N中的每个提供根据第二MOS晶体管M12的尺寸与MOS晶体管M1-1至M1-N中的每一个的尺寸的比通过对内部电流进行镜像而产生的电流。

开关SW1-1至SW1-N响应于每个第一控制信号VC1<0>、VC1<1>、VC1<2>……VC1<N>而接通或断开，当开关SW1-1至SW1-N接通时，选择通过MOS晶体管M1-1至M1-N中的每一个镜像的电流。然后，对选择的镜像电流求和，以产生被提供到偏置电流产生器150的第一偏置电流Ibias1。

因此，根据响应于第一控制信号VC1<0>至VC1<N>已经接通的MOS晶体管M1-1至M1-N的数量来确定第一偏置电流Ibias1的值。

虽然图7示出了四个或更多个MOS晶体管M1-1至M1-N、四个或更多个开关SW1-1至SW1-N以及四个或更多个第一控制信号VC1<0>至VC1<N>，但是这仅是示例，可存在两个或三个MOS晶体管M1-1至M1-N、两个或三个开关SW1-1至SW1-N以及两个或三个第一控制信号VC1<0>至VC1<N>。

图8是图4中的第二电流源电路130的示例的电路图。

参照图8，第二电流源电路130包括第二电流源131和第二电流镜电路133。

第二电流源131包括第二运算放大器A2、第二电阻器R21、第三MOS晶体管M21和第四MOS晶体管M22。

第二运算放大器A2包括：第一输入端子，接收包络电压Venv；第二输入端子，连接到第二电阻器R21的一端；输出端子，连接到第三MOS晶体管M21的栅极。

第三MOS晶体管M21根据第二运算放大器A2的输出电压来调整内部电流，第四MOS晶体管M22叠放在第三MOS晶体管M21上。

包络电压Venv通过第二运算放大器A2施加到第二电阻器R21的一端，第二电阻器R21的另一端连接到地。因此，根据包络电压Venv和第二电阻器R21的电阻值产生内部电流，并且使其流过第四MOS晶体管M22和第三MOS晶体管M21。

第二电流镜电路133包括多个MOS晶体管M2-1、M2-2、M2-3……M2-N，所述多个MOS晶体管M2-1、M2-2、M2-3……M2-N使其栅极连接到第四MOS晶体管M22的栅极，并且执行电流镜，多个开关SW2-1、SW2-2、SW2-3……SW2-N分别连接在MOS晶体管M2-1、M2-2、M2-3……M2-N与第二电流镜电路133的输出端子之间。

MOS晶体管M2-1至M2-N中的每个根据第四MOS晶体管M22的尺寸与MOS晶体管M2-1至M2-N中的每一个的尺寸的比来提供通过对内部电流进行镜像而产生的电流。

开关SW2-1至SW2-N响应于每个第二控制信号VC2<0>、VC2<1>、VC2<2>……VC2<N>而接通或断开，当开关SW2-1至SW2-N接通时，选择通过MOS晶体管M2-1至M2-N中的每一个镜像的电流。然后，对选择的镜像的电流求和，以产生被提供到偏置电流产生器150的第二偏置电流Ibias2。

因此，根据响应于第二控制信号VC2<0>至VC2<N>已经接通的MOS晶体管M2-1至M2-N的数量来确定第二偏置电流Ibias2的值。

虽然图8示出了四个或更多个MOS晶体管M2-1至M2-N、四个或更多个开关SW2-1至SW2-N以及四个或更多个第二控制信号VC2<0>至VC2<N>，但是这仅是示例，可存在两个或三个MOS晶体管M2-1至M2-N、两个或三个开关SW2-1至SW2-N以及两个或三个第二控制信号VC2<0>至VC2<N>。

图9是功率放大器设备的另一示例的框图。

参照图9，除了图1的结构之外，功率放大器设备还包括ET电路200，ET电路200将输入信号RFin的包络电压Venv作为电源电压VCC提供到功率放大器电路300。

在一个示例中，ET电流偏置电路100从ET电路200中接收电源电压VCC作为包络电压Venv。

图10是功率放大器设备的另一示例的框图。

参照图10，除了图2的结构之外，功率放大器设备还包括包络检测电路50。包络检测电路50检测输入信号RFin的包络电压Venv，并将包络电压Venv提供到ET电流偏置电路100。

因此，ET电流偏置电路100从包络检测电路50中接收包络电压Venv。

图11是图1中的功率放大器设备的示例的电路图。

参照图11，缓冲偏置电路330包括电流偏置电路331和电流放大器333。

电流偏置电路331连接在ET电流偏置电路100的输出端子和地之间。在一个示例中，电流偏置电路331包括分压偏置电路，所述分压偏置电路包括在ET电流偏置电路100的输出端子和地之间串联的两个电阻器R31和R32。

电流放大器333通过电流偏置电路331而进行电流偏置来放大第一ET偏置电流Ibias_ET1，以产生第二ET偏置电流Ibias_ET2。在一个示例中，电流放大器333包括双极结型晶体管(BJT)Q330，所述双极结型晶体管(BJT)Q330包括：集电极，提供有参考电压Vref；发射极，连接到功率放大器310的基极；基极，连接到电流偏置电路331的电阻器R31和R32之间的节点。

此外，功率放大器电路300中包括的功率放大器310包括BJT Q300，所述BJT Q300具有接收第二ET偏置电流Ibias_ET2的基极。

BJT Q300的集电极通过线圈L300来接收电源电压VCC，并且通过连接到功率放大器电路300的输入端子的隔DC电容器C300来接收输入信号RFin。

图12是缓冲偏置电路330的示例的电路图。

参照图12，电流偏置电路331包括第一偏置电阻器R31和温度补偿电路331_TC。

第一偏置电阻器R31连接在ET电流偏置电路100的输出端子和电流放大器333的基极之间。

温度补偿电路331_TC连接在电流放大器333的基极和地之间，并且具有根据温度而变化的电阻值，以执行温度补偿。

根据第一偏置电阻器R31的电阻值和温度补偿电路331_TC的电阻值来确定施加到温度补偿电路331_TC的电压，根据确定的电压来确定偏置电流。

图13是缓冲偏置电路330的另一示例的电路图。

参照图13，温度补偿电路331_TC包括在电流放大器的基极和地之间串联的至少两个二极管接法的晶体管Q31和Q32。所述至少两个二极管接法的晶体管Q31和Q32具有根据温度而变化的电阻值，以执行温度补偿。

图14是缓冲偏置电路330的另一示例的电路图。

参照图14，温度补偿电路331_TC包括在电流放大器的基极和地之间串联的至少两个二极管D31和D32。所述至少两个二极管D31和D32具有根据温度而变化的电阻值，以执行温度补偿。

电流放大器包括位于其输出端子的电阻器R330，以防止热失控(thermalrunaway)，所述电流放大器的输出端子用于输出第二ET偏置电流Ibias_ET2。

图15是示出功率放大器设备的AM-PM失真的概念的示例的示图。

参照图15，功率放大器设备中包括的功率放大器电路的基极-发射极DC电压VBE(DC)根据输入信号RFin的电压大小而变化，从而使得集电极-基极电容(Ccb)由于功率放大器的集电极与基极之间的二极管而变化，并且最终出现AM-PM失真。

当被施加到功率放大器电路的基极的偏置电流具有固定的值时，会出现上述AM-PM失真。然而，当本申请的ET偏置电流被提供到功率放大器电路的基极，以在输入信号RFin的功率高时防止功率放大器电路的基极-发射极DC电压VBE(DC)减小，并在输入信号RFin的功率低时防止功率放大器电路的基极-发射极DC电压VBE(DC)增大，从而不管输入信号RFin和电源电压VCC变化如何也减小基极-发射极DC电压VBE(DC)的变化。作为结果，AM-PM失真减小并且ACPR性能改善。

图16A和图16B是示出功率放大器设备的AM-PM失真的改进的示例的示图。

如图16A所示，参照在现有技术中在没有ET偏置电流的情况下输入到功率放大器电路300的BJT Q300的信号，当输入信号的功率高时，基极-发射极DC电压VBE(DC)减小。因此BJT Q300的集电极-基极电容(Ccb)增大，并且AM-PM失真增大。

如图16B所示，参照在本申请中描述的在具有ET偏置电流的情况下输入到功率放大器电路300的BJT Q300的信号、现有技术的基极-发射极DC电压VBE(DC)以及本公开的基极-发射极DC电压VBE(DC)，当输入信号的功率高时，施加ET偏置电流，以防止BJT Q300的基极-发射极DC电压VBE(DC)减小。因此，BJT Q300的集电极-基极电容Ccb减小，AM-PM失真减小。

图17是示出现有技术的固定的偏置电流Ibias_fixed的示例以及本申请的随着时间(μs)的第一ET偏置电流Ibias_ET1的示例的曲线图。

图18是示出通过现有技术的固定的偏置电流Ibias_fixed产生的基极-发射极DC电压VBE(DC)的示例以及通过本申请的随着时间(μs)的第一ET偏置电流Ibias_ET1产生的基极-发射极DC电压VBE(DC)的示例的曲线图。

参照图18，与通过现有技术的固定的偏置电流Ibias_fixed产生的基极-发射极DC电压VBE(DC)的变化相比，通过本申请的第一ET偏置电流Ibias_ET1产生的基极-发射极DC电压VBE(DC)的变化减小。

图19是示出AM-PM失真仿真结果的示例的曲线图。图20是示出ACPR仿真结果的示例的曲线图。

如图19所示，G11是示出通过现有技术的固定的偏置电流产生的AM-PM失真的示例的曲线图，G12是示出通过本申请的ET偏置电流产生的AM-PM失真的示例的曲线图。

参照图19的G11和G12，与通过现有技术的固定的偏置电流产生的AM-PM失真相比，通过本申请的ET偏置电流产生的AM-PM失真减小了大约5度。

如图20所示，G21是示出通过现有技术的固定的偏置电流产生的ACPR的示例的曲线图，G22是示出通过本申请的ET偏置电流产生的ACPR的示例的曲线图。

参照图20的G21和G22，与通过现有技术的固定的偏置电流产生的ACPR相比，通过本申请的ET偏置电流产生的ACPR在其上信道中增大了大约7dB(即，从-33.076dB至-41.772dB)，并且在其下信道中增大了大约4dB(即，从-32.849dB至-36.902dB)。

图21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G、21H和21I是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的不同的比的AM-PM失真仿真结果的示例的曲线图。

图21A是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为80％比20％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21B是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为70％比30％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21C是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为60％比40％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21D是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为50％比50％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21E是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为40％比60％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21F是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为30％比70％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21G是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为20％比80％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21H是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为10％比90％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图。图21I是示出针对第二偏置电流Ibias2与第一偏置电流Ibias1的比为0％比100％的情况的AM-PM失真的示例的曲线图，意味着由于基于包络电压Venv产生了比例为0％的第二偏置电流Ibias2并且基于参考电压Vref产生了比例为100％的第一偏置电流Ibias1，因此在这种情况下不存在ET偏置。

如图21A至图21I所示，G11是示出针对现有技术的固定的偏置电流的AM-PM失真的示例的曲线图，G12是示出针对本申请的ET偏置电流的AM-PM失真的示例的曲线图。

参照图21A至图21I的G11和G12，当本申请的ET偏置电流所包括的基于包络电压产生的第二偏置电流Ibias2的比例高于基于参考电压产生的第一偏置电流Ibias1的比例时，AM-PM失真相对减小。

在上面描述的示例中，当输入信号RFin的功率高时，电源电压VCC增大，同时基极-发射极DC电压VBE(DC)减小。为了防止发生AM-PM失真，通过使ET偏置电流的值增大来减小基极-发射极DC电压VBE(DC)的减小的量。相反，当输入信号RFin的功率低时，电源电压VCC减小，同时基极-发射极DC电压VBE(DC)增大。为了防止发生AM-PM失真，通过使ET偏置电流的值减小来减小基极-发射极DC电压VBE(DC)的增大的量。

作为结果，根据电源电压VCC的变化的基极-发射极DC电压VBE(DC)的变化显著减小，因此减小了AM-PM失真并且提高了ACPR。

在上面描述的示例中，使用包络跟踪(ET)偏置电流防止当输入信号的功率高时功率放大器电路的基极-发射极直流(DC)电压的变化(诸如减小)，并且防止当输入信号的功率低时功率放大器电路的基极-发射极DC电压的变化(诸如增大)，从而不管输入信号的功率的变化和电源电压VCC的变化如何也减小功率放大器电路的基极-发射极DC电压的变化，因此减小了AM-PM失真并且提高了ACPR。

虽然本公开包括具体示例，但将明显的是，在理解了本申请的公开内容后，在不脱离权利要求以及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面对这些示例做出各种改变。在此描述的示例仅被视为描述意义，而不出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述被视为适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术、和/或如果按照不同的方式来组合所描述的系统、架构、装置或电路、和/或由其他组件或其等同物来替换或增补所描述的系统、架构、装置或电路，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且权利要求及其等同物的范围内的全部改变将被理解为包括在本公开中。

Claims (23)

1.一种包络跟踪电流偏置电路，是功率放大器电路的包络跟踪电流偏置电路，所述功率放大器电路包括功率放大器，所述包络跟踪电流偏置电路包括：

第一电流源电路，被构造为基于固定的参考电压产生第一偏置电流；

第二电流源电路，被构造为接收输入信号的包络电压，并且基于所述包络电压产生与所述第一偏置电流成可调节的比例的第二偏置电流；及

偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流产生第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到所述功率放大器电路，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相失真。

2.如权利要求1所述的包络跟踪电流偏置电路，其中，所述第一电流源电路还被构造为响应于第一控制信号调节所述第一偏置电流的值。

3.如权利要求1所述的包络跟踪电流偏置电路，其中，所述第二电流源电路还被构造为响应于第二控制信号调节所述第二偏置电流的值。

4.如权利要求1所述的包络跟踪电流偏置电路，其中，所述偏置电流产生器连接在所述第一电流源电路的输出节点和所述第二电流源电路的输出节点之间，并且还被构造为对所述第一偏置电流和所述第二偏置电流求和，以产生所述第一包络跟踪偏置电流。

5.一种功率放大器设备，包括：

包络跟踪电流偏置电路，被构造为接收输入信号的包络电压，并且基于固定的参考电压和所述输入信号的包络电压产生第一包络跟踪偏置电流；及

功率放大器电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流而进行电流偏置，以放大所述输入信号的功率；

其中，所述功率放大器电路包括：

功率放大器，被构造为在所述功率放大器的基极处接收所述输入信号并且放大所述输入信号的功率；及

缓冲偏置电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流产生第二包络跟踪偏置电流，并且将所述第二包络跟踪偏置电流提供到所述功率放大器的基极，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相失真，并且

所述第一包络跟踪偏置电流包括：

根据固定的参考电压的第一偏置电流；以及

与所述包络电压成比例的第二偏置电流。

6.如权利要求5所述的功率放大器设备，其中，所述包络跟踪电流偏置电路包括：

第一电流源电路，被构造为基于固定的参考电压产生第一偏置电流；

第二电流源电路，被构造为基于所述包络电压产生第二偏置电流；及

偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流产生所述第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到所述缓冲偏置电路。

7.如权利要求6所述的功率放大器设备，其中，所述第一电流源电路还被构造为响应于第一控制信号调节所述第一偏置电流的值。

8.如权利要求6所述的功率放大器设备，其中，所述第二电流源电路还被构造为响应于第二控制信号调节所述第二偏置电流的值。

9.如权利要求6所述的功率放大器设备，其中，所述偏置电流产生器连接在所述第一电流源电路的输出节点和所述第二电流源电路的输出节点之间，并且还被构造为对所述第一偏置电流与所述第二偏置电流求和，以产生所述第一包络跟踪偏置电流。

10.如权利要求6所述的功率放大器设备，所述功率放大器设备还包括包络跟踪电路，所述包络跟踪电路被构造为将所述输入信号的包络电压作为电源电压提供到所述功率放大器电路；

其中，所述包络跟踪电流偏置电路还被构造为从所述包络跟踪电路中接收所述电源电压作为所述包络电压。

11.如权利要求6所述的功率放大器设备，其中，所述功率放大器设备还包括包络检测电路，所述包络检测电路被构造为检测所述输入信号的所述包络电压；

其中，所述包络跟踪电流偏置电路还被构造为从所述包络检测电路中接收所述包络电压。

12.如权利要求6所述的功率放大器设备，其中，所述缓冲偏置电路包括：

电流偏置电路，连接在所述包络跟踪电流偏置电路的输出端子和地之间；及

电流放大器，被构造为通过所述电流偏置电路而进行电流偏置，以放大所述第一包络跟踪偏置电流，从而产生所述第二包络跟踪偏置电流。

13.如权利要求12所述的功率放大器设备，其中，所述电流放大器包括连接到所述电流放大器的输出端子的电阻器，以防止热失控，从所述电流放大器的输出端子输出所述第二包络跟踪偏置电流。

14.一种功率放大器设备，包括：

包络跟踪电流偏置电路，被构造为基于输入信号的包络电压产生第一包络跟踪偏置电流；及

功率放大器电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流而进行电流偏置，以放大所述输入信号的功率；

其中，所述功率放大器电路包括：

功率放大器，被构造为在所述功率放大器的基极处接收所述输入信号并且放大所述输入信号的功率；及

缓冲偏置电路，被构造为基于所述第一包络跟踪偏置电流产生第二包络跟踪偏置电流，并且将所述第二包络跟踪偏置电流提供到所述功率放大器的基极，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相失真，

其中，所述包络跟踪电流偏置电路包括：

第一电流源电路，被构造为基于参考电压产生第一偏置电流；

第二电流源电路，被构造为基于所述包络电压产生第二偏置电流；及

偏置电流产生器，被构造为基于所述第一偏置电流和所述第二偏置电流产生所述第一包络跟踪偏置电流，并且将所述第一包络跟踪偏置电流提供到所述缓冲偏置电路，

其中，所述缓冲偏置电路包括：

电流偏置电路，连接在所述包络跟踪电流偏置电路的输出端子和地之间；及

电流放大器，被构造为通过所述电流偏置电路而进行电流偏置，以放大所述第一包络跟踪偏置电流，从而产生所述第二包络跟踪偏置电流，其中，所述电流偏置电路包括：

第一偏置电阻器，连接在所述包络跟踪电流偏置电路的输出端子和所述电流放大器的基极之间；及

温度补偿电路，连接在所述电流放大器的基极和所述地之间，并且具有随温度变化的电阻值。

15.如权利要求14所述的功率放大器设备，其中，所述温度补偿电路包括在所述电流放大器的基极和所述地之间串联连接的至少两个二极管接法的晶体管。

16.如权利要求14所述的功率放大器设备，其中，所述温度补偿电路包括在所述电流放大器的基极和所述地之间串联连接的至少两个二极管。

17.一种功率放大器设备，包括：

功率放大器，具有基极并且被构造为放大被施加到所述基极的输入信号；

跟踪电流偏置电路，被构造为接收输入信号的包络电压，并且基于固定的参考值和所述输入信号的包络电压产生第一跟踪偏置电流；及

缓冲偏置电路，被构造为放大所述第一跟踪偏置电流以产生第二跟踪偏置电流，并且将所述第二跟踪偏置电流施加到所述功率放大器的所述基极以减小所述功率放大器的调幅-调相失真，

其中，所述第一跟踪偏置电流包括：

根据固定的参考值的第一偏置电流；以及

与所述包络电压成比例的第二偏置电流。

18.如权利要求17所述的功率放大器设备，其中，所述跟踪电流偏置电路包括：

第一电流源电路，被构造为基于所述固定的参考值产生第一偏置电流；

第二电流源电路，被构造为产生与所述包络电压成比例的第二偏置电流；及

偏置电流产生器，被构造为对所述第一偏置电流和所述第二偏置电流求和，以产生所述第一跟踪偏置电流。

19.如权利要求18所述的功率放大器设备，其中，所述跟踪电流偏置电路还被构造为调节所述第一跟踪偏置电流中的所述第一偏置电流与所述第二偏置电流的比。

20.一种功率放大器设备，包括：

功率放大器电路，被构造为放大输入信号，并且具有响应于所述输入信号的电压大小变化而减小调幅-调相失真的特性；及

包络跟踪电流偏置电路，被构造为接收输入信号的包络电压，并且基于固定的参考电压和所述输入信号的包络电压产生第一跟踪偏置电流，并且将所述第一跟踪偏置电流施加到所述功率放大器，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相失真，

其中，所述第一跟踪偏置电流包括：

根据固定的参考电压的第一偏置电流；以及

基于所述包络电压并且与所述第一偏置电流成可调节的比例的第二偏置电流。

21.如权利要求20所述的功率放大器设备，其中，所述功率放大器电路包括：

功率放大器，具有基极，输入信号施加到所述基极，并且被构造为放大被施加到所述基极的输入信号；及

缓冲偏置电路，被构造为放大所述第一跟踪偏置电流，以产生第二跟踪偏置电流，并且将所述第二跟踪偏置电流施加到所述功率放大器的所述基极，以减小所述功率放大器电路的调幅-调相失真。

22.如权利要求21所述的功率放大器设备，其中，所述功率放大器包括双极结型晶体管，所述双极结型晶体管具有基极、集电极、发射极、响应于所述输入信号的所述电压大小而变化的基极-发射极直流电压以及响应于所述基极-发射极直流电压而变化的集电极-基极电容，从而减小所述调幅-调相失真。

23.如权利要求22所述的功率放大器设备，所述功率放大器设备还包括包络跟踪电路，所述包络跟踪电路被构造为基于所述输入信号的包络电压产生电源电压，并且将所述电源电压施加到所述双极结型晶体管的集电极；

其中，所述双极结型晶体管的集电极被构造为输出所述放大的输入信号；并且所述双极结型晶体管的发射极连接到地。

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