偏置电路及射频放大电路的制作方法

1.本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种偏置电路及射频放大电路。


背景技术：

2.随着无线通信系统的快速发展，业内对无线通信系统的性能的需求越来越高。在无线通信系统中，射频放大电路中的功率放大器是无线通信系统中的发射机的核心组件，为了使得功率放大器能够处于正常工作状态，通常需要设计相应的偏置电路为功率放大器中的晶体管提供偏置信号。
3.目前，现有的偏置电路中存在着线性度不高的问题，进而导致整个射频电路的线性度不高。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种偏置电路及射频放大电路，以解决偏置电路中存在着线性度不高的问题。
5.一种偏置电路，被配置为向功率放大器提供偏置信号，包括偏置电源端、第一偏置晶体管和保护电路；
6.所述第一偏置晶体管的第一节点，与所述偏置电源端相连；所述第一偏置晶体管的第二节点耦合至供电电源端，所述第一偏置晶体管的第三节点耦合至所述偏置电路的信号输出端；
7.所述保护电路耦合至所述供电电源端与所述第一偏置晶体管的第二节点之间的第一路径，或者所述保护电路耦合至所述第一偏置晶体管的第三节点与所述信号输出端之间的第二路径，被配置为至少阻隔部分交流信号流向至所述供电电源端中。
8.进一步地，所述第一偏置晶体管为双极结型晶体管，所述第一偏置晶体管的第一节点为基极，所述第一偏置晶体管的第二节点为集电极，所述第一偏置晶体管的第三节点为发射极；或者，所述第一偏置晶体管为场效应晶体管，所述第一偏置晶体管的第一节点为栅极，所述第一偏置晶体管的第二节点为源极，所述第一偏置晶体管的第三节点为漏极。
9.进一步地，所述交流信号包括基波信号。
10.进一步地，所述保护电路的第一端与所述第一偏置晶体管的第二节点相连，所述保护电路的第二端与所述供电电源端相连。
11.进一步地，所述保护电路包括并联连接的第一电容和第一电感。
12.进一步地，所述保护电路的第一端耦合至所述供电电源端，所述保护电路的第二端接地。
13.进一步地，所述偏置电路包括馈电电感；所述馈电电感的第一端与所述供电电源端相连，所述馈电电感的第二端与所述第一偏置晶体管的第二节点相连；所述保护电路的第一端与所述供电电源端相连；或者，所述保护电路的第一端与所述第一偏置晶体管的第二节点相连。
14.进一步地，所述保护电路的第一端耦合至所述第一偏置晶体管的第三节点，所述保护电路的第二端接地。
15.进一步地，所述保护电路包括第一电容；所述第一电容的第一端为所述保护电路的第一端，所述第一电容的第二端为所述保护电路的第二端。
16.进一步地，所述保护电路还包括第一电感，所述第一电感和所述第一电容串联连接在所述所述保护电路的第一端与所述所述保护电路的第二端之间。
17.进一步地，所述偏置电路还分压电路；
18.所述分压电路的第一端与所述第一偏置晶体管的第一节点和所述偏置电源端相连，所述分压电路的第二端接地。
19.一种射频放大电路，包括上述的偏置电路。
20.上述偏置电路及射频放大电路，偏置电路被配置为向功率放大器提供偏置信号，包括偏置电源端、第一偏置晶体管和保护电路；第一偏置晶体管的第一节点，与偏置电源端相连；第一偏置晶体管的第二节点耦合至供电电源端，第一偏置晶体管的第三节点耦合至偏置电路的信号输出端；保护电路耦合至供电电源端与第一偏置晶体管的第二节点之间的第一路径，或者保护电路耦合至第一偏置晶体管的第三节点与信号输出端之间的第二路径，被配置为至少阻隔部分交流信号流向至供电电源端中。本实施例通过将保护电路耦合至供电电源端与第一偏置晶体管的第二节点之间的第一路径，或者保护电路耦合至第一偏置晶体管的第三节点与信号输出端之间的第二路径，能够防止该交流信号通过第一路径和第二路径流入到第一供电电源，从而避免该交流信号对第一供电电源的性能造成影响，从而提高偏置电路的线性度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型一实施例中偏置电路的一电路示意图；
23.图2是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
24.图3是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
25.图4是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
26.图5是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
27.图6是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
28.图7是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
29.图8是本实用新型一实施例中偏置电路的另一电路示意图；
30.图9是本实用新型一实施例中射频放大电路的一电路示意图。
31.图中：10、保护电路；20、第一路径；30、第二路径；40、分压电路；50、功率放大器。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大自始至终相同附图标记表示相同的元件。
34.应当明白，当元件或层被称为“在
…
上”、“与
…
相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在
…
上”、“与
…
直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
35.空间关系术语例如“在
…
下”、“在
…
下面”、“下面的”、“在
…
之下”、“在
…
之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在
…
下面”和“在
…
下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
36.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
37.为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
38.本实施例提供一种偏置电路，该偏置电路可应用射频放大电路中，如图9所示，该射频放大电路包括但不限于该偏置电路和功率放大器50，该偏置电路被配置为向该功率放大器50提供偏置信号。可选地，该功率放大器50可以是单端的功率放大器50，也可以是差分功率放大器50或者多尔蒂功率放大器50等。
39.作为一示例，该单端的功率放大器50可以是包括一个功率放大晶体管，也可以是包括多个功率放大晶体管，且该多个多个功率放大晶体管为级联(串联)结构。例如图9所示，单端的功率放大器50可以是包括一个功率放大晶体管的功率放大器50，本技术以单端的功率放大器50进行举例说明。
40.作为另一示例，该功率放大器50还可以是推挽功率放大电路或者多尔蒂功率放大电路。作为一示例，推挽功率放大电路包括第一放大支路和第二放大支路。第一放大支路和第二放大支路分别可以包括一个功率放大晶体管，也可以包括多个级联结构的功率放大晶体管。
41.可选地，上述实施例中的功率放大晶体管可以是双极结型晶体管或场效应晶体管。
42.在一具体实施例中，如图9所示，射频放大电路包括偏置电路和一单端的功率放大器50，该功率放大器50包括第一功率放大晶体管q2，该第一功率放大晶体管q2的第一节点耦合至射频放大电路的信号输入端(rfin)，第一功率放大晶体管q2的第二节点耦合至射频放大电路的信号输出端(rfout)，第一功率放大晶体管q2的第三节点接地，该第一功率放大晶体管q2被配置为接收射频放大电路的信号输入端输入的射频输入信号，并对该射频输入信号进行放大，输出射频放大信号。该偏置电路耦合至第一功率放大晶体管q2的第一节点，被配置为向第一功率放大晶体管q2提供偏置信号。可选地，该第一功率放大晶体管q2可以是双极结型晶体管，该第一功率放大晶体管q2的第一节点为基极，该第一功率放大晶体管q2的第二节点为集电极，该第一功率放大晶体管q2的第三节点为发射极。或者，该第一功率放大晶体管q2可以是场效应晶体管，该第一功率放大晶体管q2的第一节点栅极，该第二功率放大晶体管的第二节点为源极，该第二功率放大晶体管的第三节点为漏极。
43.本实施例提供一种偏置电路，被配置为向功率放大器50提供偏置信号，如图1所示，包括偏置电源端re、第一偏置晶体管q1和保护电路10；第一偏置晶体管q1的第一节点，与偏置电源端re相连；第一偏置晶体管q1的第二节点耦合至供电电源端vcc1，第一偏置晶体管q1的第三节点耦合至偏置电路的信号输出端；保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，被配置为至少阻隔部分交流信号流向至供电电源端vcc1中。
44.在一具体实施例中，该偏置电源端re与第一偏置晶体管q1的第一节点相连，用于向第一偏置晶体管q1提供第一偏置信号。其中，该第一偏置信号是指偏置信号源(图中未示出)输出的信号。具体地，该偏置信号源可以是集成在第一芯片中。偏置信号源输出第一偏置信号至偏置电源端re，可选地，偏置信号源可以是电流源也可以是电压源，第一偏置信号可以是第一偏置电流也可以是第一偏置电压。可选地，该第一芯片可以是cmos芯片、soi芯片、gan芯片或者工艺形成的芯片等。
45.在一具体实施例中，第一偏置晶体管q1的第一节点，与偏置电源端re相连；第一偏置晶体管q1的第二节点耦合至供电电源端vcc1，第一偏置晶体管q1的第三节点耦合至偏置电路的信号输出端，该第一偏置晶体管q1接收偏置电源端re输出的第一偏置信号，并从第一偏置晶体管q1的第三节点输出第二偏置信号至信号输出端(out)。该供电电源端vcc1，被配置为与第一供电电源(图中未示出)相连。该第一供电电源被配置为向第一偏置晶体管q1供电，以保证第一偏置晶体管q1的正常工作。该偏置电路的信号输出端，被配置为耦合至功率放大器50，向功率放大器50提高第二偏置信号。作为优选地，该第一偏置信号和第二偏置信号为直流信号。
46.作为一示例，如图9所示，该偏置电路的信号输出端(out)耦合至功率放大器50中
的第一功率放大晶体管q2的第一节点，被配置为向第一功率放大晶体管q2第一节点提供第二偏置信号。其中，由于在第一功率放大晶体管q2第一节点接收射频放大电路的信号输入端输入的射频输入信号的过程中，第一功率放大晶体管q2第一节点还耦合至偏置电路中的第一偏置晶体管q1的第三节点，从而使部分的射频输入信号通过第一偏置晶体管q1的第三节点回流至第一供电电源中，对与第一偏置晶体管q1的第二节点相连的第一供电电源造成影响，进而影响偏置电路的线性度。其中，该第一供电电源为直流供电源，即该第一供电电源通过直流供电信号向第一偏置晶体管q1供电。
47.为了解决上述问题，在一具体实施例中，偏置电路还包括保护电路10，该保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，被配置为至少阻隔部分交流信号流向至供电电源端vcc1中。可选地，该交流信号可以从功率放大器50中回流至偏置电路中的射频输入信号，或者从其他电路中流出的交流信号。作为优选地，该交流信号为基波信号。在本实施例中，通过将保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，能够防止该交流信号通过第一路径20和第二路径30流入到第一供电电源，从而避免该交流信号对第一供电电源的性能造成影响，从而提高偏置电路的线性度。
48.需要说明的是，无论本实施例中的偏置电路应用在单端的功率放大器50中，还是差分的功率放大器50中，通过将第一偏置晶体管q1的第一节点耦合至偏置电源端re，将第一偏置晶体管q1的第二节点耦合至供电电源端vcc1，将第一偏置晶体管q1的第三节点耦合至偏置电路的信号输出端，并将保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，便能够阻隔至少部分交流信号流向至供电电源端vcc1中。
49.在本实施例中，偏置电路被配置为向功率放大器50提供偏置信号，包括偏置电源端re、第一偏置晶体管q1和保护电路10；第一偏置晶体管q1的第一节点，与偏置电源端re相连；第一偏置晶体管q1的第二节点耦合至供电电源端vcc1，第一偏置晶体管q1的第三节点耦合至偏置电路的信号输出端；保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，被配置为至少阻隔部分交流信号流向至供电电源端vcc1中。本实施例通过将保护电路10耦合至供电电源端vcc1与第一偏置晶体管q1的第二节点之间的第一路径20，或者保护电路10耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点与信号输出端之间的第二路径30，能够防止该交流信号通过第一路径20和第二路径30流入到第一供电电源，从而避免该交流信号对第一供电电源的性能造成影响，从而提高偏置电路的线性度。
50.在一具体实施例中，第一偏置晶体管q1为双极结型晶体管，第一偏置晶体管q1的第一节点为基极，第一偏置晶体管q1的第二节点为集电极，第一偏置晶体管q1的第三节点为发射极。在另一具体实施例中，第一偏置晶体管q1为场效应晶体管，第一偏置晶体管q1的第一节点为栅极，第一偏置晶体管q1的第二节点为源极，第一偏置晶体管q1的第三节点为漏极。
51.在一实施例中，如图2所示，保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第二节点
相连，保护电路10的第二端与供电电源端vcc1相连。
52.在一具体实施例中，该保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连，该保护电路10的第二端与供电电源端vcc1相连。示例性地，该保护电路10被配置为对该交流信号开路，从而阻隔从偏置电路的信号输入端泄露的至少部分交流信号从第一偏置晶体管q1的第二节点流向至供电电源端vcc1中。在本实施例中，通过将保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连，并将保护电路10的第二端与供电电源端vcc1相连，同时使保护电路10被配置为对该交流信号开路，便能够至少阻隔部分交流信号从第一偏置晶体管q1的第二节点流向至供电电源端vcc1中，从而提高偏置电路的线性度。
53.在一实施例中，如图2所示，保护电路10包括并联连接的第一电容c11和第一电感l11。
54.在一具体实施例中，保护电路10包括并联连接的第一电容c11和第一电感l11，该第一电容c11的第一端和第一电感l11的第一端共接形成该保护电路10的第一端，该第一电容c11的第二端和第一电感l11的第二端共接形成该保护电路10的第二端。在本实施例中，通过将第一电容c11和第一电感l11并联，使第一电容c11和第一电感l11形成lc并联谐振电路，通过配置该lc并联谐振电路的谐振频率点，从而使该lc并联谐振电路至少阻隔部分交流信号从第一偏置晶体管q1的第二节点流向至供电电源端vcc1中。示例性地，可根据该交流信号的频率，调整第一电容c11的电容值和第一电感l11的电感值，使lc并联谐振电路的谐振频率点与该交流信号的频段相对应，从而使该lc并联谐振电路对该交流信号开路，以阻隔至少部分交流信号从第一偏置晶体管q1的第二节点流向至供电电源端vcc1中，从而提高偏置电路的线性度。
55.在一实施例中，如图3所示，保护电路10的第一端耦合至供电电源端vcc1，保护电路10的第二端接地。
56.在一具体实施例中，保护电路10的第一端耦合至供电电源端vcc1，保护电路10的第二端接地，该保护电路10被配置为对交流信号短路，以将流向供电电源端vcc1的交流信号释放到地，使交流信号无法回流至供电电源端vcc1，从而阻隔交流信号流向供电电源端vcc1中，从而提高偏置电路的线性度。需要说明的是，该保护电路10被配置为对交流信号短路，并对第一供电电源输出的直流供电信号开路，以保证第一供电电源能够正常对第一偏置晶体管q1供电。
57.在一实施例中，如图4所示，偏置电路包括馈电电感l1；馈电电感l1的第一端与供电电源端vcc1相连，馈电电感l1的第二端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连；保护电路10的第一端与供电电源端vcc1相连；或者，保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连。
58.在一具体实施例中，馈电电感l1的第一端与供电电源端vcc1相连，馈电电感l1的第二端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连。在实施例中，通过将馈电电感l1的第一端与供电电源端vcc1相连，馈电电感l1的第二端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连，第一供电电源便能够通过馈电电感l1向第一偏置晶体管q1供电，以保证第一偏置晶体管q1正常运行。
59.在一具体实施例中，将保护电路10的第一端与供电电源端vcc1相连，并将保护电路10的第二端接地；或者，将保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第二节点相连，并
将保护电路10的第二端接地，只要保证该保护电路10对交流信号短路，对第一供电电源输出的直流供电信号开路，便能够使流向供电电源端vcc1的交流信号释放到地，使交流信号无法回流至供电电源端vcc1，从而阻隔交流信号流向供电电源端vcc1中，从而提高偏置电路的线性度。
60.在一实施例中，如图5所示，保护电路10的第一端耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点，保护电路10的第二端接地。
61.在一具体实施例中，保护电路10的第一端耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点，保护电路10的第二端接地。在本实施例中，通过将保护电路10的第一端耦合至第一偏置晶体管q1的第三节点，保护电路10的第二端接地，保证该保护电路10对交流信号短路，对第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号开路，便能够使流向供电电源端vcc1的交流信号释放到地，使交流信号无法回流至供电电源端vcc1，从而阻隔交流信号流向供电电源端vcc1中，同时又不影响第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号，从而提高偏置电路的线性度。
62.可选地，第一偏置晶体管q1的第三节点通过第一电阻r1耦合至偏置电路的信号输出端。可选地，该第一电阻r1可以是可调节电阻，用于调节第一偏置晶体管q1的静态工作点。示例性地，该第一电阻r1的第一端与第一偏置晶体管q1的第三节点相连，该第一电阻r1的第二端与偏置电路的信号输出端相连。其中，该保护电路10的第一端与第一偏置晶体管q1的第三节点和第一电阻r1的第一端相连，该保护电路10的第二端接地，或者该保护电路10的第一端与第一电阻r1的第二端和偏置电路的信号输出端相连，该保护电路10的第二端接地，只要保证该保护电路10对交流信号短路，对第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号开路，便能够使流向供电电源端vcc1的交流信号释放到地，使交流信号无法回流至供电电源端vcc1，从而阻隔交流信号流向供电电源端vcc1中，同时又不影响第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号，从而提高偏置电路的线性度。
63.在一实施例中，如图6所示，保护电路10包括第一电容c11；第一电容c11的第一端为保护电路10的第一端，第一电容c11的第二端为保护电路10的第二端。
64.在本实施例中，由于第一电容c11的第一端为保护电路10的第一端，第一电容c11的第二端为保护电路10的第二端，因此能够将交流信号释放到地，同时由于第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号为直流信号，因此，又能保证不影响第一偏置晶体管q1的第三节点输出的第二偏置信号，从而提高偏置电路的线性度。
65.在一实施例中，如图7所示，保护电路10还包括第一电感l11，第一电感l11和第一电容c11串联连接在保护电路10的第一端与保护电路10的第二端之间。
66.在本实施例中，通过将第一电感l11和第一电容c11串联连接在保护电路10的第一端与保护电路10的第二端之间，使第一电容c11和第一电感l11形成lc串联谐振电路，通过配置第一电容c11的电容值和第一电感l11的电感值，使该lc串联谐振电路的谐振频率点与交流信号的频率相匹配，从而将交流信号释放到地，使交流信号无法回流至供电电源端vcc1，从而阻隔交流信号流向供电电源端vcc1中，从而提高偏置电路的线性度。
67.可选地，保护电路10还包括第二电阻(图中未示出)，该第二电阻、第一电感l11和第一电容c11串联连接在保护电路10的第一端与保护电路10的第二端之间，同样可以形成lc串联谐振电路，该第二电阻能够增加保护电路10的带宽性能。
68.在一实施例中，如图8所示，偏置电路还包括分压电路40；分压电路40的第一端与第一偏置晶体管q1的第一节点和偏置电源端re相连，分压电路40的第二端接地。
69.在一具体实施例中，偏置电路还包括分压电路40；分压电路40的第一端与第一偏置晶体管q1的第一节点和偏置电源端re相连，分压电路40的第二端接地，被配置为稳定第一偏置晶体管q1的静态工作点。可选地，分压电路40包括串联在第一偏置晶体管q1的第一节点与接地端之间的第一二极管和第二二极管(图中未示出)。
70.在本实施例中，通过将分压电路40的第一端与第一偏置晶体管q1的第一节点和偏置电源端re相连，分压电路40的第二端接地，以稳定第一偏置晶体管q1的静态工作点。
71.本实施例提供一种射频放大电路，包括上述的偏置电路。
72.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。