电容交叉耦合与谐波抑制的制作方法

本申请涉及于2014年11月3日提交的名称为“包括MOSFET和双栅极JFET的电子电路(Electronic Circuits including a MOSFET and a Dual-Gate JFET)”、第14/531,754号的美国专利申请，其内容以引用的方式引入本申请。

技术领域

本发明总体上涉及RF电路，并且更具体地涉及RF放大器。

背景技术：

图1示出了现有技术的RF功率放大器电路100。电路100包括：以级联配置布置以使MOSFET 110的漏极耦合至JFET 120的源极的MOSFET 110和JFET 120。MOSFET 110的源极耦合到地，JFET 120的栅极同样耦合至地。在MOSFET 110的栅极处接收RF信号，并且在JFET 120的漏极处产生输出。以级联配置布置的单对MOSFET110和JFET 120形成单端放大器。如图所示，当供应有差分信号时，并联的两个这样的级联结构对形成差分放大器。

技术实现要素：

本发明的示例性单端功率放大器电路包括第一级联结构，该第一级联结构包括第一MOSFET和第一JFET。第一MOSFET具有源极、漏极和栅极，并且第一JFET也包括源极、漏极和栅极。在级联结构布置中，第一MOSFET的漏极耦合至第一JFET的源极。该示例性功率放大器进一步包括：电连接在第一JFET的源极与第一JFET的漏极之间的第一电容器。在各种实施例中，第一MOSFET的栅极耦合至输入信号源，并且第一JFET的栅极耦合至地。

并联的两个单端功率放大器形成差分功率放大器，差分功率放大器另外包括第二级联结构，该第二级联结构包括：具有源极、漏极和栅极的第二MOSFET以及具有源极、漏极和栅极的第二JFET，其中第二MOSFET的漏极耦合到第二JFET的源极。在差分放大器中，第二电容器电连接在第二JFET的源极与第二JFET的漏极之间。在这些实施例的一些中，第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极都耦合至输入信号源，并且第一JFET的栅极和第二JFET的栅极都耦合至地。

本发明的另一示例性功率放大器电路是差分功率放大器，并且包括：包含第一MOSFET和第一JFET的第一级联结构以及包含第二MOSFET和第二JFET的第二级联结构。该示例性功率放大器进一步包括：电连接在第一MOSFET的栅极与第二MOSFET的源极之间的第一电容器、以及电连接在第二MOSFET的栅极与第一MOSFET的源极之间的第二电容器。该放大器的实施例进一步包括：电连接在地与第一MOSFET的源极之间的第一电感器、以及电连接在地与第二MOSFET的源极之间的第二电感器。在这些实施例的一些实施例中，第一MOSFET的栅极和第二MOSFET的栅极都可以耦合至输入信号源，并且第一JFET的栅极和第二JFET的栅极都可以耦合至地。

在进一步的实施例中，差分功率放大器进一步包括：电连接在第一JFET的源极与第一JFET的漏极之间的第三电容器。这些实施例中的一些进一步包括：电连接在第二JFET的源极与第二JFET的漏极之间的第四电容器。

附图说明

图1是根据现有技术的RF放大器电路的示意性示图。

图2是根据本发明的示例性实施例的RF放大器电路的示意性示图。

图3是示出图2的实施例与现有技术相比的改进的曲线图。

图4是根据本发明的另一示例性实施例的RF放大器电路的示意性示图。

具体实施方式

本发明描述提供更大线性的RF放大器电路以及本文所述的其它益处。单端和差分放大器实施例都可以包括与JFET并联地放置的电容器，以抑制和衰减以其它方式浪费功率的各种谐波。在其它实施例中，差分放大器包括交叉耦合差分放大器电路(诸如具有图1中所示的两半的差分放大器)的两半的两个电容器。在这些实施例中，一个电容器交叉耦合在每个一半上的MOSFET的栅极与在另一半上的MOSFET的源极之间。

图2示出了根据本发明的各种实施例的差分RF功率放大器电路200。放大器电路200包括两个电路100，每个电路均包括以级联配置布置的MOSFET 110和JFET 120，如图1所示。每个电路100进一步包括在JFET 120的源极与漏极之间并联连接的电容器210。虽然图2的说明示出了具有两个并联电路100的放大器电路200，但是可以从具有正如所示出地桥接JFET 120的源极和漏极的电容器210的单独电路100实现单端差分放大器。在放大器电路200的一些实施例中，匹配电容器210以具有相同的电容。

将电容器210添加到每个电路100减少功率量，该功率量将以其它方式结束以恒定输出功率P_OUT、在电路100的输出处的谐波(在一些情况下达到5阶)。由于对谐波损失较少的功率，本发明导致以恒定P_OUT、以8％的阶、在电路100的输出处消耗功率的降低。这种消耗功率的降低进而导致电路100的输出功率损耗的降低，从而改善其线性效率。

更具体地，电容器210的添加用于抑制二次谐波H2并至少衰减跨过JFET 120的三次谐波H3，如图3中所示。特别地，电容器210用于在输入或主频率的两倍频率处创建谐振，输入或主频率抑制二次谐波并用于减轻三次和更高次谐波，导致改善的线性和效率而不降级主信号。图3中的示出图2的放大器电路200与包括图1的两个电路100的现有技术放大器的放大器电路相比的改进。在图3中，现有技术放大器由虚线表示，而放大器电路200用实线表示。虽然通过添加电容器210而跨过频率范围相对不影响主频率，但是在基于电容器210的电容可调谐的特定频率处强烈地抑制二次谐波。

图4示出了根据本发明的各种实施例的差分RF功率放大器电路400。放大器电路400包括两个电路100，每个均包括以级联配置布置的MOSFET 110和JFET 120，如图1中所示。在这些实施例中，第一电容器410电连接在一侧上的MOSFET 110的栅极与另一侧上的MOSFET 110的源极之间。第二电容器410电连接在第二侧上的MOSFET 110的栅极与第一侧上的MOSFET 110的源极之间。进一步的实施例可以包括跨过一个或两个JFET 120放置的附加电容器210，如图2中所示。在放大器电路400的一些实施例中，匹配电容器410以具有相同的电容。

对于每个电路100，放大器电路400还包括串联在地与MOSFET110的源极之间的电感器420。在MOSFET 110的源极处的电容交叉耦合用于直接作用于由MOSFET 110的栅极到源极电容(Cgs)引起的非线性。为此，电感器420在地与交叉耦合电容器之间创建电压差。电容交叉耦合在MOSFET的栅极与源极之间生成负电容，以补偿MOSFET 110的栅极到源极电容的固有电容。负电容的添加产生小于MOSFET 110的固有电容值的最终Cgs值，这如上文所述地改善线性。交叉耦合的电容值取决于MOSFET 110的尺寸以及工作频率。降低Cgs提供对功率附加效率PAE的显著改进。

在前述说明书中，参考其具体实施例描述本发明，但是本领域技术人员将认识到本发明不限于此。上述发明的各种特征和方面可单独使用或联合使用。此外，该发明可以用在超出本文所述的环境和应用的任何数量的环境和应用中，而不脱离该说明书的较宽精神和范围。相应地，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。应理解，如本文所使用的，术语“包含”、“包括”和“具有”具体地旨在被理解为开放式技术术语。术语“连接”在本文中与术语“耦合”不同，使得当两个组件“连接”时，在它们之间没有放置其它组件，而当两个组件“耦合”时，在它们之间可放置其它组件。