CN101090275B - 一种实现温度补偿的发信机系统及其温度补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种实现温度补偿的发信机系统，包含一基带数/模输出控制单元，其输出端提供一个恒定的电压，一可变增益放大器，还包含一温度补偿控制单元，连接在所述基带数/模输出控制单元的输出端和所述可变增益放大器的电压控制端之间，所述温度补偿控制单元其两端压降随工作温度增加而下降。本发明还提出一种温度补偿电路，用于所述收发信机系统的温度补偿，包含，一二极管，正极连接至所述基带数/模输出控制单元的输出端，负极连接至所述可变增益放大器的电压控制端，其PN结正向压降随工作温度增加而下降；一电阻，连接至所述二极管的负极和地之间；一电容，连接至所述二极管的负极和地之间。

Description

一种实现温度补偿的发信机系统及其温度补偿电路

技术领域

本发明涉及一种实现温度补偿的发信机系统及其温度补偿电路。

背景技术

在无线收发信机系统中，对收发信机特性有环境温度的要求。即要求收发信机的接收和发射特性在环境温度要求的范围内指标不能有显著恶化。

现有的发信机通常包括：振荡器、调制器、上变频器、滤波器、功率放大器、天线等。功率放大器用来提高高频输出功率。

不同的发信机系统略有差别，通常都包含调制器，功率放大器等。

发信机的特性随着温度的变化会有恶化，主要原因为芯片材料特性随着温度的变化会有变化。目前大部分PA(功率放大器)使用GaAs(砷化镓)材质，收发芯片为Si等材质芯片。如果芯片内部没有自动的温度补偿的功能，芯片中的MOS(场效应管)器件，或者BJT(双极型晶体三极管)器件，其电流的温度特性基本都为负的，即：随着温度的增加，其电流减小，放大器的增益一般与电流成正比，所以温度增加，增益会减小。因而芯片在高温下会比常温输出功率低，低温比常温输出功率要高，即成负温度系数变化趋势。因为功率的变化，导致系统的部分指标恶化，除功率指标外，还有调制信号的矢量误差指标等会恶化。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是提供一种简单并能够实现温度补偿的发信机系统，解决现有发信机由于温度变化系统指标恶化的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种实现温度补偿的发信机系统，包含一基带数/模即D/A输出控制单元，所述控制单元的输出端提供一个恒定的电压，所述发信机系统还包括一可变增益放大器(Variable GainAmplifier，以下简称VGA)，所述发信机系统还包含一温度补偿控制单元，连接在所述基带D/A输出控制单元的输出端和所述VGA的电压控制端之间，所述温度补偿控制单元的两端压降随工作温度增加而下降；其中，

所述温度补偿控制进一步单元包含，

一二极管，正极连接至所述基带D/A输出控制单元的输出端，负极连接至所述VGA的电压控制端，其PN结正向压降随工作温度增加而下降；

一电阻，连接至所述二极管的负极和地之间；

一电容，连接至所述二极管的负极和地之间。

进一步地，上述收发信机系统还可具有以下特点，所述电阻阻值为1k～100k欧姆。

进一步地，上述收发信机系统还可具有以下特点，所述电容为100pF～10nF。

本发明还提出一种温度补偿电路，用于发信机系统的温度补偿，连接在所述发信机系统的基带D/A输出控制单元的输出端和所述发信机系统的VGA的电压控制端之间，其特征在于，所述温度补偿电路包含，

一二极管，正极连接至所述基带D/A输出控制单元的输出端，负极连接至所述VGA的电压控制端，所述二极管的PN结正向压降随工作温度增加而下降；

一电阻，连接至所述二极管的负极和地之间；

一电容，连接至所述二极管的负极和地之间。

进一步地，上述温度补偿电路还可具有以下特点，所述电阻阻值为1k～100k欧姆。

进一步地，上述温度补偿电路还可具有以下特点，所述电容为100pF～10nF。

本发明改变VGA的控制电压Vcont，利用二极管随工作温度增加其正向压降下降的特性，使得VGA的输出成正温度系数，补偿了整个系统的负温度系数特性。

附图说明

图1为发信机VGA控制电路示意图；

图2为二极管正向压降的温度特性图；

图3为二极管正向电流与正向压降在不同温度下的变化特性图；

图4为本发明为实现温度补偿的VGA电压控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

现有发信机基本电路见图1，发信机中的放大器为VGA，即可变增益放大器，通过基带芯片D/A(数模转换)的电压来控制VGA的增益。目前实现芯片的VGA方法主要有：调节场效应管的栅极电压，改变放大器的跨导或输出电阻等实现增益的变化。因为场效应管的栅极无电流，高输入阻抗，所以VGA电压控制端无电流流入。VGA电压控制端的电压越高，放大器的增益越大，输出功率越高；VGA控制端电压越低，放大器的增益越小，输出功率越小。一般控制端电压范围为0～2.2V，这个与基带芯片的D/A输出电压也相关。

对于某一发信机的VGA控制电压，0.1V对应1dB的增益，即VGA控制电压增加0.1V，放大器增益提高1dB；VGA控制电压降低0.1V，放大器增益降低1dB。

本发明的主要思想是利用二极管的PN结温度特性，通过改变VGA控制电压来改变VGA的输出功率，从而达到系统整体功率补偿的功能。

晶体管二极管的PN结正向压降与工作温度基本成线性下降关系，其正向压降与工作温度之间的关系近似地可用式(1)表示

$V_F=V_{g0}-\frac{\mathrm{KT}}{q}[\ln B+\mathrm{\γ}\ln T-\ln I_F]---\left(1\right)$

式(1)中：T和V_F分别为工作温度和该温度下的二极管正向压降；V_g0为材料在外推0K下的禁带宽度；K为波尔兹曼常数，11380662×10-23J/K；q为电子电荷，116021892×10-19C；B为由材料参数和工艺参数决定的与温度无关的器件常数；γ为与迁移率有关的常数；I_F为通过二极管的工作电流。如果已知在某工作温度T1下，工作电流为I_F1时的正向压降为V_F1，则二极管正向压降与温度的关系可表示成另一种形式

式(2)表明，当工作电流保持不变时，lnT是T的缓变函数，又是一个较小量级的数。所以，正向压降V_F随温度T的上升而下降近似成线性关系。如果通过二级管的工作电流I_F∝T^γ(当然，实际上很难做到)，则V_F与T之间可表现为完全的线性关系。图2所示为某二极管的PN结正向压降与温度的典型关系。图3为某一晶体二极管正向电流与正向压降在不同温度下的变化特性图。可以看出在正向电流一定时，正向压降随着工作温度基本成下降关系。

本发明介绍的温度补偿电路包括：用于产生控制电压的基带电路，用于实现温度补偿的控制电路。利用二极管器件在高低温时的正向压降特性，将二极管串入发信机VGA的电压控制端，同时由于VGA的电压控制端是高阻的，在二极管后面并联一电阻到地，控制二极管的正向电流，另外再并联一个电容到地，用于滤去高频信号，如过冲信号等。具体电路如图4所示。

实际选用电阻在1k～100k欧姆之间，控制二极管正向电流1mA，电阻不能过小，太小的话，二极管电流过大，二极管上的压降较大，输出到VGA电压控制端的电压可能满足不了芯片的要求。

电容的容值没有严格的要求，100pF～10nF左右数量级，具体可以根据电容滤波的效果来决定。

该电路主要原理为改变VGA的控制电压Vcont，当VGA的输出成正温度系数时，就补偿了整个系统的负温度系数特性。当收发芯片以及PA工作在高温状态时，如果没有温度补偿，输出功率比常温要低，在VGA电压控制电路中串入二极管，二极管在高温下，正向电压将比常温时低，这样Vcont电压比常温时要高，则VGA的输出功率提高，达到了功率补偿的功能。同理在低温时功率补偿原理类似，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到的替换或变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种实现温度补偿的发信机系统，包含一基带数/模输出控制单元，所述控制单元的输出端提供一个恒定的电压，所述发信机系统还包括一可变增益放大器，其特征在于，所述发信机系统还包含一温度补偿控制单元，连接在所述基带数/模输出控制单元的输出端和所述可变增益放大器的电压控制端之间，所述温度补偿控制单元的两端压降随工作温度增加而下降；其中，

所述温度补偿控制单元进一步包含：

一二极管，正极连接至所述基带数/模输出控制单元的输出端，负极连接至所述可变增益放大器的电压控制端，其PN结正向压降随工作温度增加而下降；

一电阻，连接至所述二极管的负极和地之间；

一电容，连接至所述二极管的负极和地之间。

2.如权利要求1所述的发信机系统，其特征在于，所述电阻阻值为1k～100k欧姆。

3.如权利要求1所述的发信机系统，其特征在于，所述电容为100pF～10nF。

4.一种温度补偿电路，用于发信机系统的温度补偿，连接在所述发信机系统的基带数/模输出控制单元的输出端和所述发信机系统的可变增益放大器的电压控制端之间，其特征在于，所述温度补偿电路包含，

一二极管，正极连接至所述基带数/模输出控制单元的输出端，负极连接至所述可变增益放大器的电压控制端，所述二极管的PN结正向压降随工作温度增加而下降；

一电阻，连接至所述二极管的负极和地之间；

一电容，连接至所述二极管的负极和地之间。

5.如权利要求4所述的温度补偿电路，其特征在于，所述电阻阻值为1kΩ～100kΩ。

6.如权利要求4所述的温度补偿电路，其特征在于，所述电容为100pF～10nF。

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