本發(fā)明涉及通信領域，特別涉及一種射頻功率放大器。

背景技術：

射頻功率放大器是各種無線通信應用中必不可少的關鍵部件，用于將收發(fā)信機輸出的已調(diào)制射頻信號進行功率放大，以滿足無線通信所需的射頻信號的功率要求。射頻功率放大器屬于大信號器件，因此要求用于制造射頻功率放大器的半導體器件具有高擊穿電壓、高電流密度等特性。

如圖1所示為現(xiàn)有技術中GSM功率放大器的功率控制方案，在GSM射頻功率放大器芯片101中，包括了功率放大器管芯102及功率控制器管芯103，其中功率放大器管芯102中設有功率放大器104和105。其中RFin為輸入端口，RFout為輸出端口，功率控制信號V_ramp控制功率控制器管芯103上的電路，通過控制PMOS晶體管P1漏極輸出的直流電壓大小，亦即功率放大器管芯102的工作電壓大小，來控制射頻功率放大器輸出的功率大小。在這種控制方式中，射頻功率放大器管芯所需的所有工作電流都由PMOS晶體管P1提供，因此通常PMOS晶體管P1的總柵寬高達20毫米以上，使得功率控制器管芯的芯片面積較大且成本較高；同時，由于PMOS晶體管P1導通電阻的影響，GSM射頻功率放大器的效率也被較大程度地損耗。

如圖2所示為一個典型的射頻功率放大器電路，晶體管203作為射頻功率放大器中的重要有源器件，在實際中通常采用Si或GaAs工藝制造；射頻功率放大器的輸入信號端口RFin通過輸入匹配網(wǎng)絡201連接到晶體管203的柵極；晶體管203的柵極還通過偏置電路202連接到射頻功率放大器的偏置電壓端口Vbias；晶體管203的源極連接到地；晶體管203的漏極通過扼流電感204連接到射頻功率放大器的供電電壓端口Vcc；供電電壓端口Vcc還連接到去耦電容205的一端，去耦電容205的另外一端連接到地；晶體管203的漏極還通過輸出匹配網(wǎng)絡206連接到射頻功率放大器的輸出信號端口RFout。射頻功率放大器的輸入信號電壓擺幅較低，經(jīng)過晶體管203功率放大之后，輸出信號的電壓擺幅大幅提升。

對于一個典型的Class-A/B/AB射頻功率放大器，在供電電壓Vcc下工作，晶體管漏極上的電壓擺幅通?？梢赃_到2×Vcc。譬如，當射頻功率放大器的供電電壓Vcc為5V時，晶體管漏極上的電壓擺幅將達到10V。如果射頻功率放大器工作于Class-E狀態(tài)，那么晶體管漏極上的電壓擺幅將會更高，達到3.5×Vcc以上。由此可見，射頻功率放大器中的晶體管上將承受遠高于供電電壓的擺幅，對晶體管的擊穿電壓及可靠性提出了很高的要求。選用足夠高擊穿電壓的半導體工藝來制造射頻功率放大器，將使得選擇余地嚴重受限，喪失了設計靈活性并將降低集成度。

因此，需要一種GSM射頻功率放大器，并具有新穎的功率控制方案，以克服上述缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種射頻功率放大器，通過利用功率放大器工作電流的反饋，對提供給功率放大器的偏置電壓進行動態(tài)調(diào)整，從而能夠保證晶體管的工作安全，同時能夠使得射頻功率放大器在設計上更加靈活。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種射頻功率放大器，包括功率放大模塊和控制模塊，功率放大模塊中包括功率放大電路和鏡像電流生成電路，控制模塊與功率放大電路和鏡像電流生成電路連接，其中：

功率放大電路，用于根據(jù)控制模塊提供的偏置電壓對輸入信號RFin進行功率放大，以生成輸出信號RFout；

鏡像電流生成電路與功率放大電路連接，用于根據(jù)功率放大電路中的工作電流生成相應的鏡像電流；

控制模塊，用于給功率放大電路提供偏置電壓，并根據(jù)鏡像電流調(diào)整提供給功率放大電路的偏置電壓。

在一個實施例中，功率放大電路為共源共柵功率放大器。

在一個實施例中，偏置電壓包括第一偏置電壓Vg1和第二偏置電壓Vg2；

控制模塊具體根據(jù)鏡像電流調(diào)整第二偏置電壓Vg2。

在一個實施例中，共源共柵功率放大器包括第一晶體管Q1、第二晶體管Q2，第一電阻R1、第二電阻R2、扼流電感L1，輸入匹配網(wǎng)絡和輸出匹配網(wǎng)絡，其中：

第一電阻R1的一端與第一晶體管Q1的柵極連接，第一電阻R1的另一端接收第一偏置電壓Vg1，第一晶體管Q1的源極接地，第一晶體管Q1的漏極與第二晶體管Q2的源極連接；第二晶體管Q2的柵極與第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端接收第二偏置電壓Vg2，第二晶體管Q2的漏極與扼流電感L1的一端連接，扼流電感L1的另一端接電源；

第一晶體管Q1的柵極還與輸入匹配網(wǎng)絡連接，以便從輸入匹配網(wǎng)絡的輸入端接收輸入信號RFin，第二晶體管Q2的漏極還與輸出匹配網(wǎng)絡連接，以便通過輸出匹配網(wǎng)絡的輸出端輸出信號RFout。

在一個實施例中，鏡像電流生成電路包括第三晶體管Q3和第三電阻R3，其中：

第三晶體管Q3的源極接地，第三晶體管Q3的漏極作為鏡像電流生成電路的輸出端與控制模塊的輸入端連接，第三晶體管Q3的柵極與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與第一電阻R1的另一端連接，連接點接收第一偏置電壓Vg1。

在一個實施例中，功率放大模塊中包括多個共源共柵功率放大器；

其中對于每個共源共柵功率放大器，在第一電阻R1另一端與接收第一偏置電壓Vg1的連接點之間設有開關，開關的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

在一個實施例中，控制模塊包括反饋電流生成電路和偏置電壓輸出電路，其中：

反饋電流生成電路的輸入端與鏡像電流生成電路的輸出端連接，用于根據(jù)鏡像電流生成電路生成的鏡像電流生成反饋電流；

偏置電壓輸出電路的輸入端與反饋電流生成電路的輸出端連接，用于根據(jù)反饋電流、系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp和帶隙基準電壓Vbg輸出第二偏置電壓Vg2。

在一個實施例中，偏置電壓輸出電路在系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp與帶隙基準電壓Vbg的比值大于預定值時輸出第二偏置電壓Vg2，其中第二偏置電壓Vg2隨著系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp的增大而增大，第二偏置電壓Vg2隨著鏡像電流的增大而減小。

在一個實施例中，偏置電壓輸出電路包括第一運算放大器OP1和第四晶體管Q4，其中：

第四晶體管Q4的柵極與第一運算放大器OP1的輸出端連接，第四晶體管Q4的源極接電源，第四晶體管Q4的漏極與第九電阻R9的一端連接，以作為輸出第二偏置電壓Vg2的輸出端；第九電阻R9的另一端分別與第一運算放大器OP1的正端、第七電阻R7和第八電阻R8的一端連接，第七電阻R7的另一端接收帶隙基準調(diào)整電壓Vbg；第一運算放大器OP1的負端分別與第五電阻R5、第六電阻R6的一端連接，連接點為偏置電壓輸出電路的輸入端，第五電阻R5的另一端接收系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp，第六電阻R6的另一端和第八電阻R8的另一端接地。

在一個實施例中，偏置電壓輸出電路還包括第一調(diào)整電路和第二調(diào)整電路，其中：

第一調(diào)整電路，用于將系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp進行調(diào)整，并將調(diào)整后的控制電壓V_{ramp_}提供給第五電阻R5的另一端；

第二調(diào)整電路，用于將帶隙基準電壓Vbg進行調(diào)整，并將調(diào)整后的基準電壓Vbg_{_}提供給第七電阻R7的另一端。

在一個實施例中，第一調(diào)整電路包括低通濾波器、第二運算放大器OP2、第十一晶體管Q11和第一分壓電路，其中：

低通濾波器的輸入端接收系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp，低通濾波器的輸出端與第二運算放大器OP2的負端連接，第二運算放大器OP2的正端與第一分壓電路的第一輸出端連接，第二運算放大器OP2的輸出端與第十一晶體管Q11的柵極連接，第十一晶體管Q11的源極接電源，第十一晶體管Q11的漏極與第一分壓電路的輸入端連接，第一分壓電路的第二輸出端提供控制電壓V_{ramp_}。

在一個實施例中，第一分壓電路包括第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4，其中：

第十電阻R10的一端與第一開關SW1的輸入端連接，連接點為第一分壓電路的輸入端；第十電阻R10的另一端與第十一電阻R11的一端、第二開關SW2的輸入端連接，連接點為第一分壓電路的第一輸出端，第十一電阻R11的另一端與第十二電阻R12的一端、第三開關SW3的輸入端連接，第十二電阻R12的另一端與第十三電阻R13的一端、第四開關SW4的輸入端連接，第十三電阻R13的另一端接地，第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4的輸出端連接，連接點為第一分壓電路的第二輸出端；

第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

在一個實施例中，第二調(diào)整電路包括第三運算放大器OP3、第十二晶體管Q12和第二分壓電路，其中：

第三運算放大器OP3的負端接收帶隙基準電壓Vbg，第三運算放大器OP3的正端與第二分壓電路的第一輸出端連接，第三運算放大器OP3的輸出端與第十二晶體管Q12的柵極連接，第十二晶體管Q12的源極接電源，第十二晶體管Q12的漏極與第二分壓電路的輸入端連接，第二分壓電路的第二輸出端提供調(diào)整后的基準電壓Vbg_{_}。

在一個實施例中，第二分壓電路包括第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8，其中：

第十四電阻R14的一端與第五開關SW5的輸入端連接，連接點為第二分壓電路的輸入端；第十四電阻R14的另一端與第十五電阻R15的一端、第六開關SW6的輸入端連接，連接點為第二分壓電路的第一輸出端，第十五電阻R15的另一端與第十六電阻R16的一端、第七開關SW7的輸入端連接，第十六電阻R16的另一端與第十七電阻R17的一端、第八開關SW8的輸入端連接，第十七電阻R17的另一端接地，第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8的輸出端連接，連接點為第二分壓電路的第二輸出端；

第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

在一個實施例中，反饋電流生成電路包括鏡像電流源電路、第四電阻R4、第七晶體管Q7、第八晶體管Q8、第九晶體管Q9和第十晶體管Q10，其中：

鏡像電流源電路的輸入端為反饋電流生成電路的輸入端，鏡像電流源電路的輸出端與第四電阻R4的一端、第七晶體管Q7的柵極和第九晶體管Q9的柵極連接，第四電阻R4的另一端與第七晶體管Q7的漏極、第八晶體管Q8的柵極和第十晶體管Q10的柵極連接，第七晶體管Q7的源極與第八晶體管Q8的漏極連接，第九晶體管Q9的源極與第十晶體管Q10的漏極連接，第八晶體管Q8的源極和第十晶體管Q10的源極接地，第九晶體管Q9的漏極作為反饋電流生成電路的輸出端與偏置電壓輸出電路的輸入端連接。

在一個實施例中，鏡像電流源電路包括第五晶體管Q5、第六晶體管Q6、第十三晶體管Q13和第十四晶體管Q14、第九開關SW9、第十開關SW10和第十一開關SW11，其中：

第五晶體管Q5的柵極分別與第五晶體管Q5的漏極、第六晶體管Q6的柵極、第十三晶體管Q13的柵極和第十四晶體管Q14的柵極連接，連接點為鏡像電流源電路的輸入端，第五晶體管Q5的源極、第六晶體管Q6的源極、第十三晶體管Q13的源極和第十四晶體管Q14的源極接電源，第六晶體管Q6的漏極與第九開關SW9的輸入端連接，第十三晶體管Q13的漏極與第十開關SW10的輸入端連接，第十四晶體管Q14的漏極與第十一開關SW11的輸入端連接，第九開關SW9的輸出端、第十開關SW10的輸出端和第十一開關SW11的輸出端連接，連接點為鏡像電流源電路的輸出端。

在一個實施例中，功率放大模塊采用GaAs pHEMT工藝制造，控制模塊采用CMOS工藝或SOI工藝制造；功率放大模塊和控制模塊中的管芯通過系統(tǒng)級封裝SIP封裝于同一芯片中。

通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術中GSM功率放大器的功率控制方案示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術中射頻功率放大器電路示意圖。

圖3為本發(fā)明射頻功率放大器一個實施例的示意圖。

圖4為本發(fā)明共源共柵功率放大器一個實施例的示意圖。

圖5為圖4所示功率放大器的Pout-Vg2曲線示意圖。

圖6為本發(fā)明射頻功率放大器另一實施例的示意圖。

圖7為本發(fā)明射頻功率放大器又一實施例的示意圖。

圖8為本發(fā)明控制模塊一個實施例的示意圖。

圖9為本發(fā)明反饋電流生成電路一個實施例的示意圖。

圖10為本發(fā)明偏置電壓輸出電路一個實施例的示意圖。

圖11為本發(fā)明偏置電壓輸出電路另一實施例的示意圖。

圖12為本發(fā)明系統(tǒng)功率控制電壓調(diào)整電路一個實施例的示意圖。

圖13為本發(fā)明帶隙基準電壓調(diào)整電路一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

圖3為本發(fā)明射頻功率放大器一個實施例的示意圖。如圖3所示，射頻功率放大器可包括功率放大模塊31和控制模塊32，功率放大模塊31中包括功率放大電路311和鏡像電流生成電路312，控制模塊32與功率放大電路311和鏡像電流生成電路312連接，功率放大電路311和鏡像電流生成電路312連接。其中：

功率放大電路311用于根據(jù)控制模塊提供的偏置電壓對輸入信號RFin進行功率放大，以生成輸出信號RFout。

可選地，功率放大電路311可為共源共柵功率放大器。由于共源共柵結(jié)構相比單晶體管共源結(jié)構具有更高的功率增益和更高的反向隔離度，還具有更高的擊穿電壓，因此允許射頻功率放大器有更高的工作電壓。

鏡像電流生成電路312用于根據(jù)功率放大電路中的工作電流生成相應的鏡像電流。

控制模塊32用于給功率放大電路311提供偏置電壓，并根據(jù)鏡像電流調(diào)整提供給功率放大電路的偏置電壓。

可選地，功率放大模塊31采用GaAs pHEMT工藝制造，控制模塊32采用CMOS工藝或SOI工藝制造。功率放大模塊31和控制模塊32中的管芯通過系統(tǒng)級封裝SIP封裝于同一芯片中。

其中，基于GaAs材料的pHEMT工藝，可使射頻功率放大器具有較高的擊穿電壓和載流子遷移速率。通過SIP封裝，可進一步提高射頻功率放大器的集成度。

基于本發(fā)明上述實施例提供的射頻功率放大器，通過利用功率放大器工作電流的反饋，對提供給功率放大器的偏置電壓進行動態(tài)調(diào)整，從而能夠保證晶體管的工作安全，同時能夠使得射頻功率放大器在設計上更加靈活。

在一個實施例中，若選取功率放大電路為共源共柵功率放大器，則控制模塊32提供的偏置電壓包括第一偏置電壓Vg1和第二偏置電壓Vg2，控制模塊32具體根據(jù)鏡像電流調(diào)整第二偏置電壓Vg2。

圖4為本發(fā)明所采用的共源共柵功率放大器示意圖。其中共源共柵功率放大器包括第一晶體管Q1、第二晶體管Q2，第一電阻R1、第二電阻R2、扼流電感L1，輸入匹配網(wǎng)絡和輸出匹配網(wǎng)絡，其中：

第一電阻R1的一端與第一晶體管Q1的柵極連接，第一電阻R1的另一端接收第一偏置電壓Vg1，第一晶體管Q1的源極接地，第一晶體管Q1的漏極與第二晶體管Q2的源極連接；第二晶體管Q2的柵極與第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端接收第二偏置電壓Vg2，第二晶體管Q2的漏極與扼流電感L1的一端連接，扼流電感L1的另一端接電源。此外，C1為扼流電感L1的去偶電容，C2為第二晶體管Q2柵極偏置的去耦電容。

第一晶體管Q1的柵極還與輸入匹配網(wǎng)絡401連接，以便從輸入匹配網(wǎng)絡的輸入端接收輸入信號RFin，第二晶體管Q2的漏極還與輸出匹配網(wǎng)絡402連接，以便通過輸出匹配網(wǎng)絡的輸出端輸出信號RFout。

如圖5所示，對于采用圖4所示結(jié)構的射頻功率放大器，其輸出功率Pout與共柵極晶體管Q2的柵極偏置電壓Vg2呈單調(diào)上升關系，并具有30dB以上的動態(tài)范圍。因此，在上述射頻功率放大器中，可以通過控制共柵極的柵極偏置電壓Vg2的方式來控制射頻功率放大器的輸出功率。

需要說明的是，圖4所示為單級射頻功率放大器，在實際應用中可以根據(jù)對功率及增益的具體需求采用相同的拓撲結(jié)構設計多級功率放大器，并且多級功率放大器也保持相似的Pout-Vg2特性。由于這是本領域技術人員所了解的，因此這里不展開描述。

圖6為本發(fā)明射頻功率放大器另一實施例的示意圖。如圖6所示，Q1和Q2組成了共源共柵結(jié)構的功率放大器，其中，第一電阻R1的一端與第一晶體管Q1的柵極連接，第一電阻R1的另一端接收第一偏置電壓Vg1，第一晶體管Q1的源極接地，第一晶體管Q1的漏極與第二晶體管Q2的源極連接；第二晶體管Q2的柵極與第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端接收第二偏置電壓Vg2，第二晶體管Q2的漏極與扼流電感L1的一端連接，扼流電感L1的另一端接電源。第一晶體管Q1的柵極還與輸入匹配網(wǎng)絡連接，以便從輸入匹配網(wǎng)絡的輸入端接收輸入信號RFin，第二晶體管Q2的漏極還與輸出匹配網(wǎng)絡連接，以便通過輸出匹配網(wǎng)絡的輸出端輸出信號RFout。其中C3為所述扼流電感L1的去耦電容，電容C1，C2分別為共柵級晶體管Q2的去耦電容。

鏡像電流生成電路包括第三晶體管Q3和第三電阻R3，其中：

第三晶體管Q3的源極接地，第三晶體管Q3的漏極作為鏡像電流生成電路的輸出端與控制模塊的輸入端連接，第三晶體管Q3的柵極與第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端與共源共柵功率放大器中的第一電阻R1的一端連接，連接點接收第一偏置電壓Vg1。

在圖6中，由于晶體管Q1和Q3的柵極相連，使得晶體管Q1與Q3呈現(xiàn)鏡像電流關系。也就是說，若當前晶體管Q1的工作電流為I1，則在晶體管Q3上會出現(xiàn)鏡像電流I2。控制模塊提供Vg1,Vg2電壓，并根據(jù)反饋的鏡像電流I2對Vg2進行調(diào)整，從而實現(xiàn)功率控制的目的，同時，通過閉環(huán)功率控制，使控制系統(tǒng)更穩(wěn)定。

可選地，在功率放大模塊中可包括多個共源共柵功率放大器。其中對于每個共源共柵功率放大器，在柵極偏置電阻的一端與接收第一偏置電壓Vg1的連接點之間的線路上設有開關，開關的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

作為示例，如圖7所示，在功率放大模塊中包括了兩個共源共柵功率放大器，晶體管Q1和Q2組成了共源共柵晶體管結(jié)構，晶體管Q21和Q22也組成了共源共柵晶體管結(jié)構。

在圖7中，晶體管Q1和Q2組成的共源共柵晶體管結(jié)構與圖6所示的晶體管Q1和Q2組成的共源共柵晶體管結(jié)構相同，例如可作為GSM低頻段射頻功率放大器的功率放大器件。而Q21和Q22組成的共源共柵結(jié)構的功率放大器可作為GSM高頻段射頻功率放大器的功率放大器件。

具體地，在Q21和Q22組成的共源共柵結(jié)構的功率放大器中，電阻R21的一端與晶體管Q21的柵極連接，電阻R21的另一端接收第一偏置電壓Vg1，晶體管Q21的源極接地，晶體管Q21的漏極與晶體管Q22的源極連接；晶體管Q22的柵極與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端接收第二偏置電壓Vg2，晶體管Q22的漏極與扼流電感L2的一端連接，扼流電感L2的另一端接電源。晶體管Q21的柵極還與輸入匹配網(wǎng)絡連接，以便從輸入匹配網(wǎng)絡的輸入端接收輸入信號RFin_HB，第二晶體管Q2的漏極還與輸出匹配網(wǎng)絡連接，以便通過輸出匹配網(wǎng)絡的輸出端輸出信號RFout_HB。其中C3為扼流電感L2的去耦電容。

同時，在電阻R1與接收第一偏置電壓Vg1的連接點之間的線路上設有開關SW21，在電阻R21與接收第一偏置電壓Vg1的連接點之間的線路上設有開關SW22。通過控制開關SW21和SW22的開關狀態(tài)，可使得晶體管Q3與晶體管Q1或與晶體管Q21呈現(xiàn)鏡像電流關系。從而可通過一套射頻功率控制電路針對不同的射頻功率放大電路進行控制。

圖8為本發(fā)明控制模塊一個實施例的示意圖。如圖8所示，控制模塊包括反饋電流生成電路801和偏置電壓輸出電路802。其中：

反饋電流生成電路801的輸入端與鏡像電流生成電路的輸出端(如圖7中晶體管Q3的漏極)連接，用于根據(jù)鏡像電流生成電路生成的鏡像電流生成反饋電流。

偏置電壓輸出電路802的輸入端與反饋電流生成電路801的輸出端連接，用于根據(jù)反饋電流、系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp和帶隙基準電壓Vbg輸出第二偏置電壓Vg2。

其中，偏置電壓輸出電路802在系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp與帶隙基準電壓Vbg的比值大于預定值時輸出第二偏置電壓Vg2，其中第二偏置電壓Vg2隨著系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp的增大而增大，第二偏置電壓Vg2隨著鏡像電流的增大而減小。

圖9為本發(fā)明反饋電流生成電路一個實施例的示意圖。如圖9所示，反饋電流生成電路包括鏡像電流源電路901、第四電阻R4、第七晶體管Q7、第八晶體管Q8、第九晶體管Q9和第十晶體管Q10，其中：

鏡像電流源電路901的輸入端為反饋電流生成電路的輸入端，鏡像電流源電路901的輸出端與第四電阻R4的一端、第七晶體管Q7的柵極和第九晶體管Q9的柵極連接，第四電阻R4的另一端與第七晶體管Q7的漏極、第八晶體管Q8的柵極和第十晶體管Q10的柵極連接，第七晶體管Q7的源極與第八晶體管Q8的漏極連接，第九晶體管Q9的源極與第十晶體管Q10的漏極連接，第八晶體管Q8的源極和第十晶體管Q10的源極接地，第九晶體管Q9的漏極作為反饋電流生成電路的輸出端與偏置電壓輸出電路的輸入端連接。

其中，鏡像電流源電路901具體包括第五晶體管Q5、第六晶體管Q6、第十三晶體管Q13和第十四晶體管Q14、第九開關SW9、第十開關SW10和第十一開關SW11，其中：

第五晶體管Q5的柵極分別與第五晶體管Q5的漏極、第六晶體管Q6的柵極、第十三晶體管Q13的柵極和第十四晶體管Q14的柵極連接，連接點為鏡像電流源電路的輸入端，第五晶體管Q5的源極、第六晶體管Q6的源極、第十三晶體管Q13的源極和第十四晶體管Q14的源極接電源，第六晶體管Q6的漏極與第九開關SW9的輸入端連接，第十三晶體管Q13的漏極與第十開關SW10的輸入端連接，第十四晶體管Q14的漏極與第十一開關SW11的輸入端連接，第九開關SW9的輸出端、第十開關SW10的輸出端和第十一開關SW11的輸出端連接，連接點為鏡像電流源電路的輸出端。

需要說明的是，作為示例，這里僅給出了三個開關。本領域技術人員可以了解的是，可根據(jù)需要對相應的晶體管及開關數(shù)目進行調(diào)整。

圖10為本發(fā)明偏置電壓輸出電路一個實施例的示意圖。如圖10所示，偏置電壓輸出電路包括第一運算放大器OP1和第四晶體管Q4，其中：

第四晶體管Q4的柵極與第一運算放大器OP1的輸出端連接，第四晶體管Q4的源極接電源，第四晶體管Q4的漏極與第九電阻R9的一端連接，以作為輸出第二偏置電壓Vg2的輸出端；第九電阻R9的另一端分別與第一運算放大器OP1的正端、第七電阻R7和第八電阻R8的一端連接，第七電阻R7的另一端接收帶隙基準調(diào)整電壓Vbg；第一運算放大器OP1的負端分別與第五電阻R5、第六電阻R6的一端連接，連接點為偏置電壓輸出電路的輸入端，第五電阻R5的另一端接收系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp，第六電阻R6的另一端和第八電阻R8的另一端接地。

結(jié)合圖6、圖9和圖10所示實施例，通過分析電路中各重要節(jié)點的電壓及電流所滿足的關系，可以得到偏置電壓Vg2的表達式為：

其中，涉及的參數(shù)N₁、N₂、N₃分別為：

此外，當時運算放大器OP1才能正常工作。

因此，可調(diào)整適當?shù)碾娮璞壤癡bg的大小，對運算放大器OP1的開啟電壓進行調(diào)整，例如，可通過調(diào)整相應的電阻比例及Vbg值，將開啟電壓控制在0.2V左右。

通過上述公式還可以發(fā)現(xiàn)，對于一個穩(wěn)定的電路系統(tǒng)，當電阻及晶體管的尺寸確定時，Vg2的電壓會由V_ramp及電流I₁的大小決定，由公式可以看出，電流I₁與Vg2呈現(xiàn)負系數(shù)關系，因此當電流過大時，可以適當降低Vg2的電壓，使得系統(tǒng)更穩(wěn)定，比例系數(shù)由相應的晶體管比例N1，N2，N3決定(其中N2的大小可以通過開關來控制)。

同時，還可通過該公式發(fā)現(xiàn)，Vg2與V_ramp是線性關系，因此通過調(diào)整Vramp可對該線性關系的斜率進行調(diào)整。同時通過調(diào)節(jié)開關SW9、SW10和SW11，可調(diào)整該線性關系的截距。

通過調(diào)整V_ramp和Vbg，可實現(xiàn)靈活、精確的GSM功率控制。

圖11為本發(fā)明偏置電壓輸出電路另一實施例的示意圖。與圖10所示實施例相比，在圖11所示實施例中，偏置電壓輸出電路還包括第一調(diào)整電路和第二調(diào)整電路(未示出)。其中：

第一調(diào)整電路將系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp進行調(diào)整，并將調(diào)整后的控制電壓V_{ramp_}提供給第五電阻R5。

第二調(diào)整電路將帶隙基準電壓Vbg進行調(diào)整，并將調(diào)整后的基準電壓Vbg_{_}提供給第七電阻R7。

在實際電路中，在電路開啟的初期，輸出功率隨溫度的變化偏差較大，為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，可以將帶有溫度系數(shù)的電壓連入Vbg_。具體來說，控制模塊可以通過其溫度測試電路、電壓測試電路測試得到芯片的溫度以及電源電壓，相應地調(diào)整其產(chǎn)生的參考電壓Vbg的電壓值，從而相應地對功率控制曲線的開啟電壓進行調(diào)整，達到溫度補償和電源電壓補償?shù)哪康摹?/p>

如圖12所示，第一調(diào)整電路可包括低通濾波器1201、第二運算放大器OP2、第十一晶體管Q11和第一分壓電路1202，其中：

低通濾波器1201的輸入端接收系統(tǒng)功率控制電壓V_ramp，低通濾波器1202的輸出端與第二運算放大器OP2的負端連接，第二運算放大器OP2的正端與第一分壓電路1202的第一輸出端連接，第二運算放大器OP2的輸出端與第十一晶體管Q11的柵極連接，第十一晶體管Q11的源極接電源，第十一晶體管Q11的漏極與第一分壓電路的輸入端連接，第一分壓電路1202的第二輸出端提供控制電壓V_{ramp_}。

其中，如圖12所示，低通濾波器1201可包括電阻R21和電容C21，電阻21的一端作為低通濾波器1201的輸入端接收V_ramp，電阻21的另一端和電容C21的一端連接，連接點為低通濾波器1201的輸出端，電容C21的另一端接地。

可選地，第一分壓電路1202可包括第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4，其中：

第十電阻R10的一端與第一開關SW1的輸入端連接，連接點為第一分壓電路的輸入端；第十電阻R10的另一端與第十一電阻R11的一端、第二開關SW2的輸入端連接，連接點為第一分壓電路的第一輸出端，第十一電阻R11的另一端與第十二電阻R12的一端、第三開關SW3的輸入端連接，第十二電阻R12的另一端與第十三電阻R13的一端、第四開關SW4的輸入端連接，第十三電阻R13的另一端接地，第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4的輸出端連接，連接點為第一分壓電路的第二輸出端。

第一開關SW1、第二開關SW2、第三開關SW3和第四開關SW4的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

作為示例，這里僅給出了四個開關，本領域技術人員可以了解的是，可根據(jù)需要對相應的電阻和開關進行相應調(diào)整。

如圖13所示，第一調(diào)整電路可包括第三運算放大器OP3、第十二晶體管Q12和第二分壓電路1301，其中：

第三運算放大器OP3的負端接收帶隙基準電壓Vbg，第三運算放大器OP3的正端與第二分壓電路1301的第一輸出端連接，第三運算放大器OP3的輸出端與第十二晶體管Q12的柵極連接，第十二晶體管Q12的源極接電源，第十二晶體管Q12的漏極與第二分壓電路1301的輸入端連接，第二分壓電路1301的第二輸出端提供調(diào)整后的基準電壓Vbg_{_}。

可選地，第二分壓電路包括第十四電阻R14、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8，其中：

第十四電阻R14的一端與第五開關SW5的輸入端連接，連接點為第二分壓電路的輸入端；第十四電阻R14的另一端與第十五電阻R15的一端、第六開關SW6的輸入端連接，連接點為第二分壓電路的第一輸出端，第十五電阻R15的另一端與第十六電阻R16的一端、第七開關SW7的輸入端連接，第十六電阻R16的另一端與第十七電阻R17的一端、第八開關SW8的輸入端連接，第十七電阻R17的另一端接地，第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8的輸出端連接，連接點為第二分壓電路的第二輸出端；

第五開關SW5、第六開關SW6、第七開關SW7和第八開關SW8的開關狀態(tài)由控制模塊提供的開關控制信號所確定。

作為示例，這里僅給出了四個開關，本領域技術人員可以了解的是，可根據(jù)需要對相應的電阻和開關進行相應調(diào)整。

此外，根據(jù)本申請的上述實施例，本領域技術人員可以了解到，射頻功率放大器可采用多級功率放大電路結(jié)構，而并非僅適用于單級功率放大。

同時，射頻功率放大器的射頻放大器件由GaAs pHEMT工藝實現(xiàn)，但也可采用CMOS工藝、SOI工藝、MOSFET等工藝的實現(xiàn)。同時，考慮到CMOS工藝或SOI工藝相對于GaAs pHEMT工藝來說晶體管具有較低的擊穿電壓，可以采用更多層級的晶體管堆疊在所述共源共柵晶體管結(jié)構之上，以達到CMOS或SOI晶體管器件的安全工作范圍。

此外，在本發(fā)明的上述實施例中，功率放大器采用了單端輸入、單端輸出的結(jié)構；在實際應用中，還可以基于本發(fā)明所述的功率放大器結(jié)構擴展到采用差分結(jié)構、90度功率合成等多端輸入、多端輸出的結(jié)構，由于這是本領域技術人員所了解的，因此這里不展開描述。

本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發(fā)明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。