放大器和移动通信设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种放大器，包括：放大器输入，接收输入信号；以及放大器输出，提供输出信号。此外，放大器包括第一下部有源子单元和第二下部有源子单元，各自包括输入端子和输出端子，其中，下部有源子单元的输入端子连接至放大器输入，并且下部有源子单元的输出端子不短路。此外，放大器包括第一上部有源子单元和第二上部有源子单元，各自包括偏置端子、输入端子和输出端子，其中上部有源子单元的输入端子和输出端子耦接在下部有源子单元的输出端子与放大器输出之间。此外，放大器还包括：偏置控制器，配置为根据输出信号的输出功率，向第一上部有源子单元的偏置端子提供第一偏置信号，并且向第二上部有源子单元的偏置端子提供第二偏置信号。
【专利说明】放大器和移动通信设备
【技术领域】
[0001]本发明的实施例实施例涉及放大器。本发明的另一实施例涉及包括这种放大器的移动通信设备。
【背景技术】
[0002]在过去的二十年里，无线基础架构已经快速成为现代通信手段的基石。现在能够认识到GPS系统、WLAN和最重要的蜂窝系统(GSM/UMTS/LTE)的重要性。现代3G和4G系统需要高达20MHz的宽带宽信道，并且利用非恒定包络调制方案实现了高达100Mb/S范围的高数据速率。这些方案由它们的高频谱效率和波峰因数来表征。由于对线性度的隐性要求，因此，与系统相关联的功率放大器(PA)由于对性能和价格的严格要求通常在其峰输出功率以下若干dB处操作。
[0003]金融上，RF-CMOS技术提供与GaAs和GaN可比较的大规模低廉产品的最佳选择。然而，RF-CMOS在性能上受到缺陷的影响。缺陷中，其较低的电压鲁棒性导致较低的可实现饱和输出功率。此外，RF-CMOS与其他技术相比还受到低效率和低最大线性输出功率的影响。这些限制阻碍了单个芯片上CMOS PA与其他软件定义的无线电模块的组合，从而不能实现真正的集成。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例涉及一种放大器，包括:放大器输入，接收输入信号；以及放大器输出，提供输出信号。此外，放大器包括第一下部有源子单元和第二下部有源子单元。每个下部有源子单元包括输入端子和输出端子。下部有源子单元的输入端子连接至放大器输入，并且下部有源子单元的输出端子不短接。此外，放大器包括第一上部有源子单元和第二上部有源子单元。每个上部有源子单元包括偏置端子、输入端子和输出端子。上部有源子单元的输入端子和输出端子耦接在下部有源子单元的输出端子与放大器输出之间。此外，放大器还包括:偏置控制器，配置为根据输出信号的输出功率，向第一上部有源子单元的偏置端子提供第一偏置信号，并且向第二上部有源子单元的偏置端子提供第二偏置信号。
[0005]此外，本发明的实施例涉及一种移动通信设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]使用附图更详细地描述本发明的实施例，在附图中:
[0007]图1示出了根据本发明实施例的放大器的示意框图；
[0008]图2a示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0009]图2b示出了图2a中示出的放大器的可能实现方式；
[0010]图2c示出了图2a中示出的放大器的另一可能实现方式的示意框图；
[0011]图2d示出了图2c中示出的放大器的可能实现方式；
[0012]图2e示出了图2a中示出的放大器的另一可能实现方式；[0013]图2f示出了图2a中示出的放大器的另一可能实现方式；
[0014]图3a示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0015]图3b示出了图3a中示出的放大器的可能实现方式；
[0016]图3c示出了图3a中示出的放大器的另一可能实现方式；
[0017]图4a示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0018]图4b示出了图4a中示出的放大器的可能实现方式；
[0019]图5示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0020]图6示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0021]图7a示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0022]图7b示出了图7a中示出的放大器的可能实现方式；
[0023]图8示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0024]图9a示出了根据本发明另一实施例的放大器的示意框图；
[0025]图9b示出了图9a中示出的放大器的可能实现方式；
[0026]图1Oa是示出了针对不同公共栅极偏置电压设置的第三阶互调制结果(intermodulation product)与输出功率的图；
[0027]图1Ob是示出了针对不同公共栅极偏置电压设置的输出相位变化与输出功率的图；
[0028]图1Oc是示出了针对不同公共栅极偏置电压的功率放大器增益与输出功率的图；
[0029]图1Od是示出了针对根据本发明实施例的线性化堆叠的共源共栅(cascode)放大器和传统堆叠的共源共栅放大器的相邻通道功率比与平均输出功率的图；以及
[0030]图11示出了根据本发明实施例的移动通信设备的示意框图。
【具体实施方式】
[0031]在使用附图更详细地描述本发明的实施例之前，应当指出相同元件和功能相同的元件具备相同的附图标记，并且省略对具有相同附图标记的元件的重复描述。因此，为具有相同附图标记的元件提供的描述彼此可互换。
[0032]在本申请中，耦接可以是直接低欧姆耦接或者在中间通过一个或更多个元件间接耦接，使得第二节点处的信号依赖于与第二节点耦接的第一节点处的信号。换言之，可以在彼此耦接的两个元件之间布置其他元件，例如，无源元件，但是也可以布置有源元件，例如晶体管。此外，彼此耦接的两个节点或端子也能够彼此(直接)连接(例如，通过低欧姆导电连接，例如，电缆或导体路径)
[0033]此外，如果第二端子处的信号与第一端子处的信号相同，则第一端子连接至第二端子，其中，不考虑由于导体路径阻抗而引起的寄生效应或可忽略的损耗。因此，彼此连接的两个端子典型地通过过孔或导体路径连接，其间无需附加元件。
[0034]晶体管的第一端子可以是源极端子或发射极端子。晶体管的第二端子可以是漏极端子或集电极端子。晶体管的控制端子可以是栅极端子或基极端子。
[0035]在整个文献中描述的示例中，晶体管始终是NMOS晶体管。然而，反相实现(使用PMOS晶体管)也是可能的。此外，代替MOS晶体管，还能够使用双极晶体管或其他类型的晶体管。[0036]图1示出了根据本发明实施例的放大器100的示意框图。
[0037]放大器100包括用于接收输入信号103的放大器输入101或放大器输入端子101。此外，放大器100包括用于提供输出信号107的放大器输出105或放大器输出端子105。输出信号107可以是输入信号103的放大版本。此外，放大器100包括第一下部有源子单元或级109a以及第二下部有源子单元或级10%。第一下部有源子单元109a包括输入端子109a-l和输出端子109a-2。第二下部有源子单元109b包括输入端子109b_l和输出端子10%-2。第一下部有源子单元109a的输入端子109a-l和第二下部有源子单元109b的输入端子109b-l均连接至放大器输入101。此外，第一下部有源子单元109a的输出端子109a_2和第二下部有源子单元10%的输出端子109b-2不短接(例如，彼此不直接相连)。作为示例，第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2可以采用第一电势或电压VI，并且第二下部有源子单元10%的输出端子109b-2可以(在一个时间点或相同时间点处)采用与第一电势不同的第二电势或电压V2。
[0038]此外，放大器100包括第一上部有源子单元或级Illa和第二上部有源子单元或级111b。第一上部有源子单元Illa包括偏置端子llla-1、输出端子llla_2和输入端子llla-3。第二上部有源子单元Illb包括偏置端子lllb-Ι、输出端子lllb_2和输入端子lllb-3。上部有源子单元111&、11讣的输入端子111&-3、11113-3和输出端子111&-2、11113-2耦接在下部有源子单元109a、109b的输出端子109a-2、109b-2与放大器输出107之间。作为示例，第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2可以连接至第一上部有源子单元Illa的输入端子llla-3。此外，第二下部有源子单元109b的输出端子109b_2可以连接至第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3。此外，上部有源子单元IllaUllb的输出端子llla-2、lllb-2可以(例如，通过另一元件，例如另一子单元)耦接或者连接至放大器输出 105。
[0039]此外，放大器100包括偏置控制器113。偏置控制器113配置为向第一上部有源子单元11 Ia的偏置端子Illa-1提供第一偏置信号115a (或者偏置电势或偏置电压)。此外，偏置控制器113配置为向第二上部有源子单元Illb的偏置端子Illb-1提供第二偏置信号115b (或者偏置电势或偏置电压)。此外，偏置控制器113配置为基于输出信号107 (在放大器输出105处提供的)的输出功率提供第一偏置信号115a和第二偏置信号115b。
[0040]本发明实施例的一个方面是通过基于输出信号107的输出功率,并因此还基于输入信号103的输入功率(因为输出信号107是输入信号103的放大版本)，提供不同的偏置信号115a、115b来改善放大器(例如放大器100)的线性度。通过提供不同的偏置信号115a、115b并因此使下部有源子单元109a、109b的输出端子109a_2、109b_2分离(不短接)，可以在第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2处实现第一电压或电势VI，并且在第二下部有源子单元10%的第二输出端子109b-2处实现与第一电势Vl不同的第二电势V2。通过使得能够彼此独立地但仍基于输出信号107的输出功率来调节这些电压或电势V1、V2，当与不可能实现这种偏置的系统相比较时可以调节和改善放大器100的线性度。
[0041]作为示例，偏置控制器113可以包括多个偏置集合，每个偏置集合包括针对第一偏置信号115a的电势值和针对第二偏置信号115b的电势。偏置控制器113可以针对输出信号107的给定输出功率选择多个偏置集合中针对该给定输出功率具有最佳线性度并因此具有最低互调制结果的偏置集合。通过将放大器100划分成两个级(分别包括下部有源子单元和上部有源子单元)，可以实现对每一级的线性度属性的单独控制。这引起整个电路或放大器100的总体线性度改善，这也可以使用针对输出信号107的给定输出功率电平的适当偏置设置(通过偏置信号115a、115b)来改变和优化。因此，可以沿着较宽范围的功率电平移位放大器100产生的最有效点(sweet spot)。作为示例，偏置控制器113或偏置控制电路113可以配置为根据输入信号103的均值输入功率并因此基于输出信号107的输出功率，提供适当的偏置电压(作为偏置信号115a、115b)。
[0042]因此,对于输出信号107的每个输出功率电平,然后可以选择最大线性输出功率的偏置设置，并且可以降低所需的补偿(back-off)。
[0043]图1中示出的并联级具有加宽传统放大器的最有效点的原本较窄行为的额外功能。这可以使用由偏置控制器113实现的分布式偏置设置通过创建连续最有效点来实现。该线性区域的宽度依赖于功率电平和偏置设置以及子单元109a、109b、111a、Illb的属性。
[0044]因此,实施例的一个方面是改善任意功率放大器的线性度。这适合于包括CMOS PA的单片集成功率放大器。大多数线性度改善方案对线性度增强与其他重要功率放大器性能特性或增大的管芯尺寸要求进行折衷。所提出的线性度改善方案目的在于，增大来自PA的最大可实现线性输出功率，而不会不利地影响其他峰性能特性。在这方面，实施例不会劣化诸如最大功率附加效率(PAE)、最大饱和输出功率、功率增益或输入和输出处的阻抗等级等特性。实施例实现了具有高波峰因子的高带宽信号的线性化。与传统设计相比较，实施例可以不增大管芯尺寸。
[0045]于是，实施例的目标是利用新颖的线性化方案来满足上述要求，以便减小PA所需的补偿量。因此可以提升特定线性度要求的效率，并且实现较长的电池寿命。
[0046]根据本发明的其他实施例，放大器100的级数可以是任意的，并且可以依赖于放大器100的期望线性度性能。
[0047]总之，偏置控制器113配置为通过第一偏置信号115a调节第一上部有源子单元Illa的输入端子llla-3处的电势(例如，电势VI)，并且通过第二偏置信号115b调节第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3处的电势(例如，电势V2)。由于上部有源子单元IllaUllb的输入端子llla-3、lllb-3不短接，偏置控制器113可以配置为与第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3处的电势无关地调节第一上部有源子单元Illa的输入端子llla-3处的电势。因此，上部有源子单元IllaUllb可以配置为，使得它们输入端子llla-3、lllb-3处的电势依赖于它们的偏置端子llla-1、Illb-1处的电势。此外，如上所述，偏置控制器113可以配置为向偏置端子Illa-Ulllb-1施加不同电势(在同一时间)，使得对于输出信号107的给定输出功率电平，第一上部有源子单元11 Ia的输入端子11 la-3处的电势Vl与第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3处的电势V2不同，从而实现针对输出信号107的不同输出功率电平的大量不同偏置集合。
[0048]作为示例，偏置控制器113可以配置为接收对输出信号107的输出功率加以指示的控制信号，偏置控制器113基于控制信号调节偏置信号或偏置电压115a、115b。可以基于输入信号103的均值输入功率和/或通过测量在放大器输出105处提供的输出信号107的功率来导出控制信号。
[0049]图2a示出了根据本发明另一实施例的放大器200的示意框图。放大器200与放大器100的不同之处在于，放大器200包括N个级或路径，其中，这些级中的每个级包括下部有源子单元109a至109η和上部有源子单元Illa至111η。因此，在图1中示出的示例中，N = 2。
[0050]此外，每个下部有源子单元109a至109η包括与放大器200的参考电势端子(例如，地电势端子)201连接的电源端子109a-3至109n_3。
[0051]此外，偏置控制器113配置为基于输出信号107的输出功率，向每个上部有源子单元Illa至Illn提供偏置信号115a至115η。
[0052]如在图1中示出的示例中，上部有源子单元Illa-1lln的输入端子llla_3至llln-3不短接。此外，下部有源子单元109a至109η的输出端子109a_2至109n_2也不短接。因此，偏置控制器113可以配置为与其他级独立地调节每个级的线性度属性。此外，如图2a中所见，每个子单元甚至可以包括多个附加偏置端子或输入端子。
[0053]此外，根据本发明的其他实施例，不同的上部有源子单元可以彼此不同。相应地，不同的下部有源子单元也可以彼此不同。
[0054]此外，偏置控制器113可以配置为向放大器输入101提供另一偏置信号203 (例如，基于输出信号107的最大输出功率)。
[0055]在图2b中示出了具有四个并联共源共栅放大器(cascode)(各自包括下部有源子单元和上部有源子单元)的放大器200的可能实现方式，其中N = 4。
[0056]如图2b中所见，下部有源子单元(例如，第一下部有源子单元109a)实现为下部晶体管109a，上部有源子单元(例如，第一上部有源子单元Illa)实现为上部晶体管111a。其他子单元109b至109d、lllb至Illd也是如此。每一级的下部晶体管109a至109d和上部晶体管Illa至Illd连接为共源共栅放大器。下部晶体管109a至109d的控制端子109a-l至109d-l连接至放大器输入101 (用于接收输入信号103)。
[0057]上部晶体管Illa至Illd的控制端子Illa-1至Illd-1 (形成上部有源子单元Illa至Illd的偏置端子Illa-1至Illd-1)连接至偏置控制器113，以接收偏置信号115a至 115d。
[0058]每个共源共栅放大器构造如下。下部晶体管109a至109d的第一端子109a_3至109d-3连接至地电势端子201。下部晶体管109a至109d的第二端子109a_2至109d_2连接至上部晶体管Illa至Illd的第一端子llla-3至llld_3。上部晶体管Illa至Illd的第二端子llla-2至llld-2连接至其他上部晶体管Illa至Illd的其他第二端子llla_2至llld-2和放大器输出105.[0059]在图2b中示出的示例中，下部晶体管109a至109d具有相同的栅极宽度。此外，上部晶体管Illa至Illd具有相同的栅极宽度。然而，根据其他实施例，不同晶体管的栅极览度可以不问。
[0060]总之，放大器200基于使用共源共栅放大器，这是由于共源共栅放大器通过放大器输入101处的公共源极器件(下部晶体管109a至109d)上的公共栅极器件(上部晶体管Illa至Illd)的共源共栅，提供优于基本共源放大器的优点。因此，较高电压操作是可能的，这对于诸如纳米CMOS技术等低击穿电压技术是重要的。此外，由于较大输出电阻而使功率增益提升，并且从输出到输入节点的反馈减小。
[0061]本发明实施例在其最简要形式中可以仅包括两个共源共栅放大器(例如，由下部晶体管109a至109d和上部晶体管Illa至Illd形成)。[0062]在图2b中示出的情况下，示出了本发明实施例的特殊实现方式，其中，功率级(放大器200)包括并联的四个共源共栅放大器，一起具有不会分开使用的相同总栅极宽度。如上所述，四个共源共栅放大器根据特殊设计目的可以具有相同栅极宽度，或者可以具有不同栅极宽度。
[0063]划分共源共栅放大器实现了每个部分的线性度属性的单独控制。这引起整个电路的总体线性度改善，这也可以使用针对输出信号107的给定输出功率电平的适当偏置设置来改变和优化。可以沿着较宽的功率电平范围移位放大器200产生的最有效点。
[0064]此外，放大器输出105可以连接至电源电压端子Vd。
[0065]总之，下部晶体管109a至109d的可开关路径连接在地电势端子201与上部有源子单元Illa至Illd的输入端子llla-3至llld_3之间。此外，上部晶体管Illa至Illd的可开关路径连接在上部有源子单元Illa至Illd的输入端子llla-3至llld_3与上部有源子单元Illa至Illd的输出端子llla-2至llld-2之间。
[0066]图2c示出了图2a示出的放大器的另一实现方式，其与图2b中示出的实现方式的不同之处在于，实现了主增益共源共栅放大器205和并联线性化共源共栅放大器组207。因此，实现主增益共源共栅放大器205主要用于放大输入信号103，实现并联线性化共源共栅放大器组207用于通过偏置信号115b至115d基于输出信号107的输出功率来调节放大器200的线性度属性。
[0067]图2d示出了图2c中示出的构思的可能实现方式。
[0068]主增益共源共栅放大器205包括第一下部晶体管109a和第一上部晶体管111a。并联线性化共源共栅放大器组207包括下部晶体管109b至109η和上部晶体管Illb至111η，每对下部晶体管10%至109η和上部晶体管Illb至Illn形成线性化共源共栅放大器，其中每个线性化共源共栅放大器的下部晶体管10%至109η接收输入信号103，并且每个线性化共源共栅放大器的每个上部晶体管Illb至Illn从偏置控制器113接收其各自的偏置信号 115b 至 115η。
[0069]提出主共源共栅放大器或主增益共源共栅放大器205作为主放大核心，主放大核心传递所需的高功率增益来放大输入信号103。添加并联线性化共源共栅放大器组207，其漏极lllb-2至llln-2(或其输出端子lllb_2至llln_2)连接至主增益共源共栅放大器205的漏极llla-2 (或输出端子llla-2)。电流源器件(下部晶体管109b至109η)共享来自主增益共源共栅放大器205的主共源器件109a的RF输入103。如所见，副共源共栅放大器(以并联的线性化共源共栅放大器组207来实现)的个数可以改变并最多为N个共源共栅放大器，并且每个共源共栅放大器的尺寸根据要满足的线性度规定而不同。增加并行副共源共栅放大器个数以额外复杂性为代价增加了电路的可操作性。
[0070]此外，放大器200包括与放大器200的每个共源共栅放大器相连的可选耦接阻抗(例如,可选阻抗网络)209。在图2d中示出的示例中，上部晶体管Illa至Illn的第一端子Illa-1至Illn-1连接至耦接阻抗209。通过使耦接阻抗209连接至放大器200的共源共栅放大器，可以进一步改善放大器200的线性度属性。
[0071]总之，放大器或功率放大器200由主增益共源共栅放大器205和并联线性化共源共栅放大器组207组成。所有共源共栅放大器在公共栅极器件的漏极处并联。偏置模块或偏置控制器113产生针对公共栅极器件(针对上部晶体管Illa至Illn)的必要偏置电压115a至115n。此外,偏置控制器113可以产生施加于放大器输入101的另一偏置信号203。
[0072]晶体管109a至109n、11 Ia至Illn的体端子(bulk terminal)或衬底端子均连接至地电势端子201。根据另一实施例，晶体管109a至109n、llla至Illn的体端子或衬底端子可以连接至一个或更多个其他电势端子，在所述一个或更多个其他电势端子处提供的电势最大等于各个晶体管119a至119n、llla至Illn的源端子处的电势(例如，为了阈值电压操控)。因此，甚至能够将非恒定电势(例如，RF电势)施加到晶体管109a至109η、Illa至Illn的一个或更多个体端子或衬底端子。
[0073]由于主增益共源共栅放大器205用作放大共源共栅放大器205，并且并联线性化共源共栅放大器组207的共源共栅放大器用作线性化共源共栅放大器，因此主增益共源共栅放大器205的晶体管109a、11 Ia的栅极宽度可以与并联线性化共源共栅放大器组207的晶体管109b至109n、11 Ib至Illn的栅极宽度不同。
[0074]图2e示出了根据本发明实施例的图2a中示出的放大器200的可能扩展放大器250，其中在上部有源子单元111a、Illb的输出端子llla-2、lllb_2与放大器输出105之间添加两个附加的有源子单元251a、251b。如图2e中所见，下部有源子单元109a、109b和上部有源子单元IllaUllb实现为晶体管109a、109b、llla、lllb(已经结合图2b和2d描述的)。此外，附加有源子单元251a、251b实现为晶体管。第一附加晶体管(形成第一附加有源子单元251a)的第一端子251a_3连接至第一上部有源子单元Illa的输出端子llla_2，并因此连接至第一上部晶体管Illa的第二端子llla-2。第一附加晶体管251a的第二端子251a-2连接至放大器输出105。此外，第二附加晶体管251b (形成第二附加有源子单元251b)的第一端子251b-3连接至第二下部有源子单元Illb的输出端子lllb_2，并因此连接至第二上部晶体管Illb的第二端子lllb-2。第二附加晶体管251b的第二端子251b_2连接至放大器输出105。此外，第一附加晶体管251a的控制端子251a-l连接至旁路电容器253a的第一端子。第二附加晶体管251b的控制端子251b_l连接至第二旁路电容器253b的第一端子。旁路电容器253a、253b的第二端子连接至地电势端子201。通过在上部有源子单元11 la、11 Ib的输出端子llla-2、lllb-2与放大器输出105a之间实现附加晶体管或附加有源子单元251a、251b，可以进一步改善放大器250的线性度属性。总之，不需要在放大器输入101与放大器输出105之间耦接的所有有源子单元从偏置控制器113接收偏置信号。相反，还能够将偏置端子(例如，控制端子251a-l、251b-l)拉到恒定电势。
[0075]总之，第一附加晶体管251a的可开关路径连接在第一上部有源子单元Illa的输出端子llla-2与放大器输出105之间。第二附加晶体管251b的可开关路径耦接在第二上部有源子单元Illb的输出端子lllb-2与放大器输出105之间。
[0076]根据其他实施例，第一附加有源子单元251a和第一上部有源子单元211a可以集成到一个公共第一上部有源子单元中。此外，第二附加有源子单元251b和第二上部有源子单元Illb也可以集成到一个公共第二上部有源子单元中。
[0077]此外，在图2e中示出的实施例中，附加晶体管251a、251b的体端子或衬底端子连接至地电势端子201。然而，如上所述，也可以将其他电势施加于附加晶体管251a、251b的体端子或衬底端子，如图2f中所示(作为仅一个可能的示例)。
[0078]图2f示出了根据本发明另一实施例的放大器250’，放大器250’与放大器250的不同之处在于，附加晶体管251a、251b的体端子或衬底端子连接至它们的第一端子251a-3、251b-3 (可以是源极端子)。或者换言之，第一附加晶体管251a的体端子或衬底端子连接至第一附加晶体管251a的第一端子251a-3，并且第二附加晶体管251b的体端子或衬底端子连接至第二附加晶体管251b的第一端子251b-3。
[0079]图3a示出了根据本发明另一实施例的放大器300。放大器300与图2a中示出的放大器200的不同之处在于，另一有源子单元301连接在上部有源子单元Illa至Illn的输出端子llla-2至llln-2与放大器输出105之间。换言之，另一有源子单元301的输入端子301-3连接至上部有源子单元Illa至Illn的输出端子llla-2至llln_2。此外，另一有源子单元301的输出端子301-2连接至放大器300的放大器输出105。此外，根据本发明的一些实施例，另一有源子单元301可以包括偏置端子301-1，在偏置端子301-1处从偏置控制器113接收另一偏置信号303。然而，还存在可行的实现方式，其中另一有源子单元301根本不包括这样的偏置端子301-1，或者例如，如果偏置端子301-1被拉到预定电势(例如，如结合图2e的放大器250的附加子单元251a、251b所示)，则这样的偏置端子301-1不连接至偏置控制器113。
[0080]图3b示出了图3a中示出的放大器300的可能实现方式。
[0081]图3b中示出的放大器300的实现方式与图2e中示出的放大器250的实现方式的不同之处在于，上部晶体管llla、lllb的第二端子llla-2、lllb-2均连接至另一有源子单元301的输入端子301-3，并因此连接至形成另一有源子单元301的另一晶体管301的第一端子301-3。因此，与放大器250相反，放大器300包括仅一个晶体管301，或者通常包括在上部晶体管111a、Illb的第二端子11 la-2、11 lb-2与放大器输出105之间连接的一个另一有源子单元301。另一晶体管301的第二端子301-2连接至放大器输出105，并且另一晶体管301的控制端子301-1连接至旁路电容305的第一端子。旁路电容305的第二端子连接至地电势端子201。如图3b所见，偏置控制器113不向另一晶体管301的控制端子301-1提供偏置信号。因此，另一有源子单元301不接收来自偏置控制器113的偏置信号。
[0082]总之，另一晶体管301的可开关路径连接在两个上部有源子单元IllaUllb的输出端子llla-2、lllb-2与放大器输出105之间。
[0083]图3c示出了放大器300的另一可能实现方式，其中，另一有源子单元301包括由第一附加晶体管或下部共源共栅放大器晶体管309和第二附加晶体管或上部共源共栅放大器晶体管311形成的共源共栅放大器。换言之，图3中示出的放大器300的实现方式通过另一有源子单元301 (包括由两个附加晶体管309、311形成的共源共栅放大器)扩展了图2b中示出的放大器200的实现方式。另一有源子单元301的输入端子301-3连接至上部晶体管Illa至Illd的第二端子llla-2至llld-2。
[0084]此外，另一有源子单元301包括第一偏置端子309-1和第二偏置端子311_1。第一偏置端子309-1是另一附加晶体管309的控制端子，并且另一有源子单元301的第二偏置端子311-1是第二附加晶体管311的控制端子。第一附加晶体管309的第一端子形成另一有源子单元301的输入端子301-3。第一附加晶体管309的第二端子309-2连接至第二附加晶体管311的第一端子311-3。第二附加晶体管311的第二端子形成另一有源子单元301的输出端子301-2，并且因此连接至放大器输出105。此外，另一有源子单元301包括在第二附加晶体管311的控制端子311-1与另一有源子单元301的输入端子301-3之间连接的反馈电容器313。另一有源子单元301包括在第一附加晶体管309的控制端子309-1与接地端201之间连接的旁路电容器315。此外，偏置控制器133配置为向第一附加晶体管309的控制端子309-1提供第一附加偏置信号317，并且向第二附加晶体管311的控制端子311-1提供第二附加偏置信号319。
[0085]总之，另一有源子单元301或共源共栅放大器301的下部共源共栅放大器晶体管309和上部共源共栅放大器晶体管311的可开关路径连接在上部有源子单元Illa至Illd的输出端子llla-2至llld-2与放大器输出105之间。
[0086]此外,偏置控制器113配置为基于输出信号107的输出功率，向晶体管309、311的控制端子309-1、311-1提供附加偏置信号317、319。
[0087]如从图3c所见，下部晶体管109a至109d的栅极宽度之和和上部晶体管Illa至Illd的栅极宽度之和等于每个附加晶体管309、311的栅极宽度。根据其他实施例，这种关系可以基于输出功率和效率要求而不同和变化。
[0088]根据其他实施例，可以如图2d所示实现放大器300的下部分(下部晶体管109a至109d和上部晶体管Illa至Illd)。作为示例，下部晶体管109a和上部晶体管Illa可以形成主增益共源共栅放大器，并且其他晶体管10%至109d、lllb至Illd可以形成并联线性化共源共栅放大器组。
[0089]总之，图3c示出了本发明实施例的灵活性的示例，其中，线性化的堆叠共源共栅放大器结构具有四个并联的共源共栅放大器(由晶体管109a至109d、llla至Illd形成)和另一共源共栅放大器301。换言之，合并由晶体管109a至109d、llla至Illd形成的线性化共源共栅放大器结构作为高强度、高效率功率放大器300中的输入共源共栅放大器级。晶体管309、311形成堆叠共源共栅放大器301，堆叠共源共栅放大器301降低原始共源共栅放大器上的电压应力，并且允许使用较高漏极偏压，并因此可以实现较高饱和的输出功率。因此，本发明的实施例示出了较高灵活性来代替普通或传统功率放大器的输入级，以便改善单元线性度。
[0090]划分共源共栅放大器实现对每个部分(由下部晶体管109a至109d和上部晶体管Illa至Illd形成的每个共源共栅放大器的每个部分)的线性度属性的控制。这引起整个电路300的总体线性度改善，这也可以使用针对输出信号107的给定输出功率电平的适当偏置设置(通过适当的偏置信号115a至115d、317、319)来改变和优化。可以沿着较宽的功率电平范围移位放大器300产生的最有效点，如图1Oa所示。
[0091]对于图3中示出的放大器300的实现方式的以900MHz为中心的间隔5KHz的双音调谐波平衡仿真，图1Oa示出了针对不同的共栅偏压设置的第三阶互调制(IM3) (dBm)结果与输出功率(dBm)。图1Oa在第一曲线1001中示出了针对传统堆叠共源共栅放大器的第三阶互调制结果与输出功率，在第二曲线1003中示出了针对第一偏置集合的第三阶互调制结果与输出功率，在第三曲线1005中示出了针对第二偏置集合的第三阶互调制结果与输出功率，并且在第四曲线1007中示出了针对第三偏置集合的第三阶互调制结果与输出功率。
[0092]每个偏置集合可以包括针对每个偏置信号115a至115d、317、319的电势或电压。如图1Oa所见，通过使用本发明实施例，即使对于输出信号107的高输出功率，可以实现放大器300的高线性度和低第三阶互调制结果(例如，针对该高输出功率使用第一偏置集合)。[0093]通过偏置控制电路或偏置控制器113施加偏置集合定义的适当偏置电压。
[0094]在图1Ob和IOc中分别示出了对应的可调节相位和振幅响应。对于传统堆叠共源共栅放大器，图1Ob示出了针对不同栅极偏压设置的输出相位变化(度)与输出功率(dBm)(在第一曲线1011中针对传统堆叠共源共栅放大器，在第二曲线1013中针对第一偏置集合，在第三曲线1015中针对第二偏置集合，在第四曲线1017中针对第三偏置集合)。
[0095]图1Oc示出了针对不同公共栅极偏压的功率放大器增益(dB)与输出功率(dBm)(在第一曲线1021中针对传统堆叠共源共栅放大器，在第二曲线1023中针对第一偏置集合，在第三曲线1024中针对第二偏置集合，并且在第四曲线1027中针对第三偏置集合)。
[0096]偏置控制器113可以配置为选择针对最大线性输出功率的偏置设置，并且可以减少所需补偿。换言之，偏压控制器113可以配置为从多个偏置集合中选择针对给定输出功率电平的偏置集合，该偏置集合针对该给定输出功率呈现最高线性度，并因此呈现最低第三阶互调制结果。
[0097]此外，可以通过本发明的实施例提高相邻通道功率比(ACPR)，如图1Od所示。
[0098]对于传统堆叠共源共栅放大器(在第一曲线1031中)和根据本发明实施例的线性化堆叠共源共栅放大器(在第二曲线1033中)，图1Od示出了针对具有3.48dB波峰因数的W-CDMA信号的相邻通道功率比与输出功率的比较图。从图1Od中可以看出，W-CDMA驱动的信号的最大线性输出功率在_40dB ACPR处减小了 0.7dB。当与传统功率放大器相比较时在较低平均输出功率处也降低了 ACPR。
[0099]图4a示出了根据本发明另一实施例的放大器400的示意框图。图4a中示出的放大器400通过耦接阻抗401扩展了图2中示出的放大器200，耦接阻抗401耦接在第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2与第二下部有源子单元109b的输出端子109b_2之间。此外，在图4a中示出的示例中，N = 2。然而，包括多个下部有源子单元和上部有源子单元的实现方式也是可能的，其中下部有源子单元的输出端子(因此同样上部有源子单元的输入端子)连接至耦接阻抗。
[0100]通过在下部有源子单元109a、109b和上部有源子单元IllaUllb之间实现耦接阻抗401，可以进一步改善放大器400的线性度属性。
[0101]由于下部有源子单元109a、109b的输出端子109a_2、109b_2和上部有源子单元IllaUllb的输入端子llla-3、lllb-3不短接，因此，可以通过耦接阻抗401的第一端子403处的偏置信号115a来调节第一电势VI，并且可以通过耦接阻抗401的第二端子405处的第二偏置信号115b调节第二电势V2。因此，不需要电势Vl完全与电势V2无关，这是由于可以测量或导出这些电势的两个节点可以通过耦接阻抗401彼此耦接。
[0102]图4b示出了图4a中示出的放大器400的可能实现方式。图4b中示出的放大器400的实现方式与图2b中示出的放大器200的实现方式的不同之处在于以下事实:耦接阻抗401连接在下部晶体管109a、109b的第二端子109a_2、109b_2之间，并且N = 2。
[0103]图5示出了根据本发明另一实施例的放大器500的示意框图。
[0104]图5中示出的放大器500通过耦接阻抗401扩展了图3a中示出的放大器300，耦接阻抗401连接在下部有源子单元109a、109b的输出端子109a_2、109b_2之间。此外，在图5所示示例中，N = 2。然而，如上所述，根据本发明实施例的放大器也可以包括多个下部有源子单元和上部有源子单元，其中，下部有源子单元的输出端子(以及上部有源子单元的输入端子)连接至耦接阻抗。
[0105]已经结合图3a至3c示出了放大器500中提供的子单元的不同实现方式变型。
[0106]图6示出了根据本发明另一实施例的放大器600。
[0107]图6中示出的放大器600与图4a示出的放大器400的不同之处在于，代替耦接阻抗401，在第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2和第二下部有源子单元109b的输出端子109b-2之间采用耦接滤波器501。换言之，耦接滤波器501的第一端子503连接至第一下部有源子单元109a的输出端子109a_2并且连接至第一上部有源子单元Illa的输入端子llla-3。耦接滤波器501的第二端子505连接至第二下部有源子单元10%的输出端子10%-2，并且连接至第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3。此外，耦接滤波器501的电源端子507连接至地电势端子201。
[0108]耦接滤波器501可以容易地实现无源滤波器，但是也可以是更复杂(例如，可编程)滤波器。作为示例，耦接滤波器501可以具有复杂的频率响应。在下部有源子单元109a、109b的输出端子109a-2、109b-2之间实现耦接滤波器501尤其在与短路或在这些输出端子109a、109b之间没有耦接的情况相比较实现了改善的放大器600的线性度。作为示例，可以选择耦接滤波器501，使得电势V1、V2的交叉调制减小了第三阶互调制结果，并且因此提高了线性度。
[0109]在具有可编程耦接滤波器501的情况下，偏置控制器113可以配置为向耦接滤波器501提供滤波器控制信号611。可以基于输出信号107的输出功率提供滤波器控制信号611。作为示例，偏置控制器113可以针对输出信号107的不同(期望)输出功率提供偏置信号115a、115b的不同值和滤波器控制信号611的不同值(例如，耦接滤波器501的设置)。滤波器控制器信号611的不同值可以引起耦接滤波器501的不同频率响应。因此，对于输出信号107的每个(期望)输出功率可以选择耦接滤波器501的适当设置，这优化了输出信号107的相应输出功率的线性度。
[0110]图7a示出了根据本发明另一实施例的放大器700的示意框图。放大器700与图5a中示出的放大器500的不同之处在于，耦接阻抗401由耦接滤波器501代替。
[0111]图7b示出了基于图3中示出的放大器300的堆叠共源共栅放大器构思的放大器700的可能实现方式。图7b中示出的放大器700与图3c中示出的放大器300的不同之处在于，省略了电容器313、315，并且包括附加耦接滤波器510。此外，N = 2。根据另一实施例，放大器700包括电容器313、315。
[0112]此外，在图7b中示出的放大器700中，示出了耦接滤波器501的可能实现方式。在该实现方式中，耦接滤波器501包括电感器(例如，线圈)509和滤波电容器511。电感器509和滤波电容器511并联连接在第一下部晶体管109a的第二端子109a_2与第二下部晶体管109b的第二端子109b-2之间。
[0113]可以选择电感器509和滤波电容器511，使得电势V1、V2的交叉调制减小了第三阶互调制结果，并且因此提高了线性度。
[0114]图8示出了根据本发明另一实施例的放大器800的示意框图。放大器800配置为放大不同输入信号。在图8中示出的示例中，放大器800包括图1中示出的两个放大器
100。因此，放大器800的第一部分放大器100由附图标记100给出，放大器800的第二部分放大器100’由附图标记100’给出。[0115]如从图8所见，两个部分放大器100、100’在以下情况下可以相同:第一部分放大器100和第二部分放大器100’的下部有源子单元个数和上部有源子单元个数相同，但是第一部分放大器100和第二部分放大器100’共享一个公共偏置控制器113。第二部分放大器100’包括第一下部有源子单元109’和第二上部有源子单元109’。此外，第二部分放大器100’包括用于接收另一输入信号103’的另一放大器输入101’。此外，第二部分放大器100’包括第一上部有源子单元111a’和第二上部有源子单元111b’。
[0116]下部有源子单元109a’、10%’的输入端子109a_l’、109b_l’连接至第二部分放大器100’的另一放大器输入101’。此外，第二部分放大器100’的下部有源子单元109a’、109b’的输出端子109a’、109b’不短接。此外，第二部分放大器100’的每个上部有源子单元llla’、lllb’包括偏置端子llla-1’、lllb-l’。偏置控制器113配置为向第一部分放大器100的第一上部有源子单元Illa的偏置端子Illa-1以及向第二部分放大器100’的第一上部有源子单元111a’的偏置端子llla-提供第一偏置信号115a。此外，偏置控制器113配置为向第一部分放大器100的第二上部有源子单元Illb的偏置端子Illb-1以及向第二部分放大器100’的第二上部有源子单元111b’的偏置端子lllb-r提供第二偏置信号115b。换言之,第一部分放大器100和第二部分放大器100’从偏置控制器113接收相同的偏置信号115a、115b。此外，第二部分放大器100’的上部有源子单元111a’、111b’的输出端子llla-2、lllb-2’连接至第二部分放大器100’的另一放大器输出105’，在另一放大器输出105’处提供另一输出信号100’。
[0117]第二部分放大器100’的第一上部有源子单元111a’的输入端子llla_3’可以连接至第二部分放大器100’的第一下部有源子单元109a的输出端子109a-2’。第二部分放大器100’的第二上部有源子单元111b’的输入端子lllb-3’可以连接至第二部分放大器100’的第二下部有源子单元109b’的输出端子109b-2’。
[0118]第二部分放大器100’的下部有源子单元109a’、109b’的电源端子109a_3’、109b-3’可以连接至地电势端子201。
[0119]此外，放大器800包括第一耦接阻抗801，第一耦接阻抗801连接在第一部分放大器100的第一上部有源子单元Illa的输入端子llla-3与第二部分放大器100’的第二上部有源子单元11 Ib ’的输入端子11 lb-3 ’之间。此外，放大器800包括第二耦接阻抗803，第二耦接阻抗803连接在第一部分放大器100的第二上部有源子单元Illb的输入端子lllb-3与第二部分放大器100’的第一上部有源子单元111a’的输入端子llla-3’之间。
[0120]根据另一实施例，耦接阻抗801、803可以由耦接滤波器(例如，如图7a、7b所示)来代替。
[0121]由于不同的上部有源子单元llla、lllb、llla’、lllbb’的输入端子llla-3、lllb-3、llla-3’、lllb-3’不短接，因此这些端子处的电势V1、V2、V1’、V2’在相同时间点处可以不同。
[0122]因此，可以根据输出信号107、107’的输出功率调节每个路径或级(包括下部有源子单元和上部有源子单元)的线性度属性。
[0123]如上所述,放大器800可以配置为对差分输入信号进行放大，使得输入信号103可以是这种差分输入信号的第一部分信号，并且另一输入信号103’可以是差分输入信号的另一部分信号。此外，输出信号107可以是差分输出信号的第一部分信号,并且另一输出信号107’可以是这种差分输出信号的第二部分信号。差分输出信号可以是差分输入信号的放大版本。
[0124]总之,放大器800配置为对包括输入信号101和另一输入信号101’的差分输入信号进行放大。放大器800至少包括四个下部有源子单元109a、109b、109a’、109b’、输入
101、另一输入101’、四个上部有源子单元llla、lllb、llla，、lllb以及偏置控制器113。偏置控制器113可以配置为向第一部分放大器100的第一上部有源子单元Illa并且向第二部分放大器100’的第一上部有源子单元111a’提供第一偏置信号115a。此外，偏置控制器113可以配置为向第一部分放大器100的第二上部有源子单元Illb并且向第二部分放大器100’的第二上部有源子单元111b’提供第二偏置信号115b。根据本发明的另一实施例，偏置控制器113可以配置为向第二部分放大器100’的第一上部有源子单元111a’提供第三偏置信号，并且向第二部分放大器100’的第二上部有源子单元111b’提供第四偏置信号。可以彼此独立地提供四个偏置信号，例如，使得至少对于一些偏置集合，四个偏置信号彼此不同。
[0125]图9a示出了根据本发明另一实施例的放大器900的示意框图。
[0126]放大器900与图8中示出的放大器800的不同之处在于，放大器900包括第一部分放大器300和第二部分放大器300’，其中，每个放大器如图3a所示构造，其中N = 2。因此当放大器900与放大器800相比时，每一个部分放大器300、300’包括另一有源子单元301、301’，另一有源子单元301、301’连接在上部有源子单元llla、lllb、llla，、lllb，的输出端子 llla-2、lllb-2、llla-2’、lllb-2’ 与放大器输出 105、105’ 之间。
[0127]此外，偏置控制器113配置为向另一有源子单元301、301’的偏置端子301_1、301-1’提供另一偏置信号303。根据本发明的另一实施例，偏置控制器113可以向第一部分放大器300的另一有源子单元301的偏置端子301-1提供第一附加偏置信号，并且向第二部分放大器300’的另一有源子单元301’的偏置端子301-1’提供与第一附加偏置信号不同的第二附加偏置信号。
[0128]图9b示出了图9a中示出的放大器900的可能实现方式，基于结合图3c和7b描述的堆叠共源共栅放大器构思。类似于图7b中示出的另一有源子单元301实现另一有源子单元301、301’(包括下部共源共栅放大器晶体管309、309’和上部共源共栅放大器晶体管 311、311，)。
[0129]此外，在图9b中示出的示例中，将第一耦接阻抗801和第二耦接阻抗803实现为电容器801、803。
[0130]偏置控制器113配置为向第一部分放大器300的另一有源子单元301的第一附加(下部共源共栅放大器)晶体管309的控制端子309-1以及第二部分放大器300’的另一有源子单元301’的第一附加(下部共源共栅放大器)晶体管309’的控制端子309-1’提供第一附加偏置信号317。此外，偏置控制器113配置为向第一部分放大器300的另一有源子单元301的第二附加(上部共源共栅放大器)晶体管311的控制端子311-1以及第二部分放大器300’的另一有源子单元301’的第二附加(上部共源共栅放大器)晶体管311’的控制端子311-1’提供第二附加偏置信号319。
[0131]然而，根据本发明的另一实施例，偏置控制器113可以配置为根据输出信号107、107，的输出功率向晶体管309、309’、311、311’提供专门的偏置信号。[0132]在下文中，概述本发明实施例的一些方面。
[0133]实施例提供功率放大器的新颖的器件级线性化方法。通过允许调节偏置以实现最佳线性度响应的电路来实现线性化。此外，实施例不会受到与其他传统解决方案相关联的复杂性高的影响。此外，实施例适合于终端设备，这是因为终端设备不会消耗比核心放大器器件所需的芯片面积额外的芯片面积。实施例还解决了在深AB类中操作的线性化功率放大器的跨导操作用处不大并且二极管连接的器件效果和改善不显著的问题。
[0134]实施例具有以下优点属性:
[0135]-实施例具有通过受控偏置根据平均输入功率可编程的能力。对变化的操作条件(例如，输出功率、温度和负载阻抗)的实时适应以实现总体最佳性能是可行的。
[0136]-实施例的可编程性提供了随着针对PA的操作条件(例如，温度和负载阻抗)的变化进行处理的灵活性。
[0137]-模拟线性化方法改善了功率放大器(AM-AM响应/AM-PM响应/IM3/ACPR)的所有线性指标，使得可以以较少的补偿来满足通信标准的线性规范。因此，可以利用来自功率放大器的更高效率。
[0138]-由于实施例将一些分开的共源共栅放大器放置在与主共源共栅放大器(AB类)相比更接近B类操作位置，因此对于相同的输出功率可以实现比传统共源共栅放大器更高的效率。
[0139]-实施例不会受到传统模拟预失真解决方案中所需去耦电容器所引起的极大面积要求，传统模拟预失真解决方案对于高线性度利用偏置操控。简单地在实施例中不需要这些电容器。这反映了较小的管芯尺寸，以及相应地较低的经济成本。
[0140]-实施例克服了数字预失真技术所引起的复杂性问题，这是因为采取了更简单的偏置操控方法来控制PA的线性行为。
[0141]-实施例不会受到与反馈系统相关联的有限带宽或与前馈解决方案相关联的效率降低的缺陷的影响。
[0142]-实施例实现了振幅和相位非线性二者的相当大的改善，以低功率补偿获得高线性输出功率。
[0143]-实施例还与针对高功率和耐用性而设计的传统CMOS功率放大器架构(例如堆叠共源共栅的放大器架构)可兼容。
[0144]图11示出了根据本发明另一实施例的移动通信设备1100。
[0145]根据本发明的实施例，移动通信设备1100包括基带处理器1102、RF调制器1104和放大器100。此外，移动通信设备1100包括天线1106。(数字)基带处理器1102配置为向RF调制器1104提供基带信号1108。RF调制器1104配置为基于基带信号1108向放大器100提供输入信号1110。输入信号例如可以是输入信号103(在单端接的情况下)或差分输入信号(包括输入信号103和另一输入信号103’)。放大器100配置为基于输入性能好1110向天线1106提供输出信号1112，输出信号1112例如可以是输出信号107 (在单端接的情况下)或者差分输出信号(包括输出信号107和另一输出信号107’ )。
[0146]天线1106配置为中继输出信号1112。
[0147]尽管在图11中示出的示例中移动通信设备1100包括放大器100，但是根据本发明的实施例也可以包括任何其他放大器。[0148]根据本发明的一些实施例，移动通信设备1100可以是便携式移动通信设备。
[0149]移动通信设备1100可以配置为与另一(便携式)移动通信设备和/或移动通信基站执行语音和/或数据通信(例如，根据移动通信标准)。
[0150]这样的(便携式)移动通信设备例如可以是移动手持机，例如，移动电话(蜂窝电话)、所谓的智能电话或平板PC、宽带调制解调器、笔记本计算机或膝上型计算机、但是也可以是路由器或个人计算机。
[0151]尽管在设备的上下文中描述了一些方面，但是清楚地这些方面也表示对应方法的描述，其中，模块或元件与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方法也表示对应设备的对应模块或项目或特征的描述。方法步骤中的一些或全部可以由(或使用)硬件设备(例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)来执行。在一些实施例中，最重要的方法步骤的某个个或更多个可以由这样的设备来执行。
[0152]上述实施例仅示意了本发明的原理。应当理解，本文描述的布置和细节的修改和变型对于本领域技术人员是显而易见的。因此，目的在于仅由所附权利要求的范围来限定，而不由通过这里的实施例的描述和说明而呈现的特定细节来限定。
[0153]尽管每个权利要求仅引用单个权利要求，但是本公开还涵盖权利要求的任何可设想的组合。
【权利要求】
1.一种放大器，包括: 放大器输入，接收输入信号；以及 放大器输出，提供输出信号； 第一下部有源子单元和第二下部有源子单元，各自包括输入端子和输出端子，其中，下部有源子单元的输入端子连接至放大器输入，并且下部有源子单元的输出端子不短接； 第一上部有源子单元和第二上部有源子单元，各自包括偏置端子、输入端子和输出端子，其中，上部有源子单元的输入端子和输出端子耦接在下部有源子单元的输出端子与放大器输出之间；以及 偏置控制器，配置为根据输出信号的输出功率，向第一上部有源子单元的偏置端子提供第一偏置信号，并且向第二上部有源子单元的偏置端子提供第二偏置信号。
2.根据权利要求1所述的放大器，其中，上部有源子单元配置为，使得上部有源子单元的输入端子处的电势依赖于上部有源子单元的偏置端子处的电势。
3.根据权利要求1所述的放大器，其中，偏置控制器配置为通过第一偏置信号调节第一上部有源子单元的输入端子处的电势，并且通过第二偏置信号调节第二上部有源子单元的输入端子处的电势。
4.根据权利要求1所述的放大器，其中，偏置控制器包括多个不同的偏置集合，每个偏置集合包括针对第一偏置信号的电势值以及针对第二偏置信号的电势值，其中，偏置控制器配置为针对输出信号的给定输出功率，从多个偏置集合中选择对于给定输出功率具有最高线性度的偏置集合。
5.根据权利要求4所述的放大器，其中，至少对于所述多个偏置集合中的一些偏置集合，针对第一偏置信号的电势值与针对第二偏置信号的电势值不同。
6.根据权利要求1所述的放大器，还包括:耦接阻抗，所述耦接阻抗连接在下部有源子单元的输出端子之间。
7.根据权利要求1所述的放大器，还包括:耦接滤波器，连接在下部有源子单元的输出端子之间。
8.根据权利要求7所述的放大器，其中，选择耦接滤波器，使得下部有源子单元的输出端子之间的交叉调制与下部有源子单元的输出端子短接的情况相比减小了第三阶互调制结果。
9.根据权利要求1所述的放大器， 其中，第一上部有源子单元的输入端子连接至第一下部有源子单元的输出端子；并且 其中，第二上部有源子单元的输入端子连接至第二下部有源子单元的输出端子。
10.根据权利要求1所述的放大器，其中，第一上部有源子单元的输出端子连接至第二上部有源子单元的输出端子。
11.根据权利要求10所述的放大器，还包括:另一有源子单元，包括输入端子和输出端子，其中，所述另一有源子单元的输入端子连接至上部有源子单元的输出端子，并且另一有源子单元的输出端子连接至放大器输出。
12.根据权利要求11所述的放大器，其中，另一有源子单元包括偏置端子，其中，偏置控制器配置为根据输出信号的输出功率向另一有源子单元的偏置端子提供另一偏置信号。
13.根据权利要求11所述的放大器，其中，另一有源子单元包括晶体管，晶体管的控制端子连接至旁路电容器，并且晶体管的可开关路径耦接在另一有源子单元的输入端子和输出端子之间。
14.根据权利要求11所述的放大器， 其中，另一有源子单元包括共源共栅放大器，共源共栅放大器包括下部晶体管和上部晶体管，其中，下部晶体管和上部晶体管的可开关路径耦接在另一有源子单元的输入端子和输出端子之间；并且 其中，偏置控制器配置为根据输出信号的输出功率，向下部晶体管的控制端子提供第一附加偏置信号，并且向上部晶体管的控制端子提供第二附加偏置信号。
15.根据权利要求1所述的放大器， 其中，第一上部有源子单元包括第一晶体管，该第一晶体管的控制端子连接至第一上部有源子单元的偏置端子，并且该第一晶体管的可开关路径耦接在第一上部有源子单元的输入端子与输出端子之间；并且 其中，第二上部有源子单元包括第一晶体管，该第一晶体管的控制端子连接至第二上部有源子单元的偏置端子，并且该第一晶体管的可开关路径耦接在第二上部有源子单元的输入端子与输出端子之间。
16.根据权利要求15所述的放大器，其中，第一上部有源子单元的第一晶体管的栅极宽度与第二上部有源子单元 的第一晶体管的栅极宽度不同。
17.根据权利要求1所述的放大器， 其中，第一下部有源子单元包括第一晶体管，该第一晶体管的控制端子连接至放大器输入，并且该第一晶体管的可开关路径耦接在放大器的参考电势端子与第一下部有源子单元的输出端子之间；并且 其中，第二下部有源子单元包括第二晶体管，该第二晶体管的控制端子连接至放大器输入，并且该第二晶体管的可开关路径耦接在第二下部有源子单元的参考电势端子与输出端子之间。
18.根据权利要求1所述的放大器，其中，有源子单元的晶体管是NPN、PNP、P-MOS或N-MOS的相同类型的晶体管。
19.根据权利要求1所述的放大器，其中，选择第一下部有源子单元和第一上部有源子单元以放大输入信号，而选择第二下部有源子单元和第二上部有源子单元以根据输出信号的输出功率通过第二偏置信号来调节放大器的线性度。
20.根据权利要求1所述的放大器， 其中，放大器配置为对包括输入信号和另一输入信号在内的差分输入信号进行放大，并且提供包括输出信号和另一输出信号在内的差分输出信号； 其中放大器还包括: 接收所述另一输入信号的另一输入以及提供所述另一输出信号的另一输出； 第三下部有源子单元和第四下部有源子单元，各自包括输入端子和输出端子，其中，第三下部有源子单元和第四下部有源子单元的输入端子连接至所述另一放大器输入，并且第三下部有源子单元和第四下部有源子单元的输出端子不短接；以及 第三上部有源子单元和第四上部有源子单元，各自包括偏置端子、输入端子和输出端子，其中，第三上部有源子单元和第四上部有源子单元的输入端子和输出端子分别耦接在第三下部有源子单元和第四下部有源子单元的输出端子与另一放大器输出之间；以及其中，偏置控制器配置为根据输出信号的输出功率，向第三上部有源子单元的偏置端子提供第三偏置信号，并且向第四上部有源子单元的偏置端子提供第四偏置信号。
21.根据权利要求20所述的放大器， 还包括:第一耦接阻抗或耦接滤波器，连接在第一上部有源子单元的输入端子与第四上部有源子单元的输入端子之间；以及 第二耦接阻抗或耦接滤波器，连接在第二上部有源子单元的输入端子与第三上部有源子单元的输入端子之间。
22.根据权利要求20所述的放大器，其中，偏置控制器配置为提供第一偏置信号和第三偏置信号，使得第一偏置信号和第三偏置信号针对输出信号的每个输出功率都是相等的，并且提供第二偏置信号和第四偏置信号，使得第二偏置信号和第四偏置信号针对输出信号的每个输出功率都是相等的。
23.—种放大器,包括: 放大器输入，接收输入信号；以及 放大器输出，提供输出信号； 第一下部晶体管和第二下部晶体管，各自包括控制端子、第一端子和第二端子，其中，下部晶体管的控制端子连接至放大器输入，下部晶体管的第二端子不短接，并且下部晶体管的第一端子耦接至放大器的参考电势端子； 第一上部晶体管和第二上部晶体管，各自包括控制端子、第一端子和第二端子，其中，第一上部晶体管的第一端子连接至第一下部晶体管的第二端子，第二上部晶体管的第一端子连接至第二下部晶体管的第二端子，并且上部晶体管的第二端子不短接； 共源共栅放大器，包括下部共源共栅放大器晶体管和上部共源共栅放大器晶体管，其中，下部共源共栅放大器晶体管的第一端子连接至上部晶体管的第二端子，并且上部共源共栅放大器晶体管的第二端子连接至放大器输出；以及 偏置控制器，配置为根据输出信号的输出功率，向第一上部有源子单元的偏置端子提供第一偏置信号，并且向第二上部有源子单元的偏置端子提供第二偏置信号，向下部共源共栅放大器晶体管的控制端子提供第三偏置信号，并且向上部共源共栅放大器晶体管的控制端子提供第四偏置信号。
24.一种移动通信设备，包括: 基带处理器，配置为提供基带信号； RF调制器，配置为基于基带信号提供输入信号； 放大器，包括: 放大器输入，接收输入信号；以及 放大器输出，提供输出信号； 第一下部有源子单元和第二下部有源子单元，各自包括输入端子和输出端子，其中，下部有源子单元的输入端子连接至放大器输入，并且下部有源子单元的输出端子不短接；第一上部有源子单元和第二上部有源子单元，各自包括偏置端子、输入端子和输出端子，其中，上部有源子单元的输入端子和输出端子耦接在下部有源子单元的输出端子与放大器输出之间；偏置控制器，配置为根据输出信号的输出功率，向第一上部有源子单元的偏置端子提供第一偏置信号，并且向第二上部有源子单元的偏置端子提供第二偏置信号；以及天线，配置为接收输出信号，并且中继输出信号。
【文档编号】H03F3/20GK103647515SQ201310181348
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】艾默·佐赫尼, 斯蒂芬·路赫尼尔, 让-艾里克·穆勒 申请人:英特尔移动通信有限责任公司