CN103326675A - 线性射频功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线性射频功率放大器，它包括射频信号输入端、直流偏压输入端、多个功放单元及射频信号输出端；所述功放单元包括功率三极管；所述每个功率单元的功率三极管的基极与集电极间并联有阻容并联反馈电路。本发明当射频输入信号通过隔直电容送入到晶体管功放单元的基极后，由阻容并联反馈电路为每个功放单元的功率三极管的基极与集电极之间提供并联反馈，阻容并联反馈电路的反馈电容同时提供功率三极管基极与集电极之间的隔直功能。反馈电阻同功放单元的基极联接并同时肩负着为功放单元提供基极偏置和作为镇流电阻保证功放单元的热稳定性两项功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种放大电路，尤其是指一种线性射频功率放大器。
背景技术
近二十多年来，无线通讯的发展极大地满足了人类对通信的需求，同时这种需求进一步带动了无线移动终端在全世界范围内的迅速增长。在功能型移动终端向智能型移动终端的发展过程中，移动终端对射频功率放大器的需求出现了成倍数的增长，这种需求进一步推动了对具有高性价比的无线器件包括射频功率放大器的开发。
砷化鎵异质结三极管(GaAs HBT)由于载流子的高迁移率和砷化鎵的电绝缘性使其在射频放大器领域获得了广泛的应用。为了获得大的功率输出，射频功率放大器的功放管管芯是由众多的功放单元并联构成。在理想的工作状态下，每个功放单元同步工作，在消耗同等的直流功率的同时产生同等的射频功率，因此每个单元也有同等的工作温度。然而在实际的半导体芯片生产过程中，由于掺杂、蚀刻等工艺存在不可避免的不均匀性，造成功放单元之间不完全相同和不对称，进而造成个别功放单元因温度过高引起热自激，如温度不能得到有效控制将会损坏功放单元。个别功放单元损坏后会加重临近单元的热自激，最终造成功放芯片的损坏。
现有技术中为了解决上述HBT功放芯片的热自激问题，通常会在功放单元中引入热稳定机制。如图1所示为一种改进后的现有技术，其方案是在功放单元的基极偏置中引入直流负反馈来稳定基极电流进而稳定集电极电流。射频信号从RFin通过隔直电容Cdc1-Cdcn分别送致各功放单元，稳定的直流偏压DCbias通过偏置电阻Rdc1-Rdcn送致各功放单元。如果任何一个功放单元的晶体管Q1-Qn因温度升高致使基极和集电极电流增大，基极电流流经电阻Rdc1后会致Rdc1上的压降增大，而稳定的直流偏压DCbias会迫使该晶体管Q1-Qn的基极与发射极间的电压Vbe降低，Vbe降低后会降低该晶体管Q1-Qn的基极电流，进而降低晶体管Q1-Qn的集电极电流，进而降低晶体管Q1-Qn的温度。上述偏置电阻Rdc1-Rdcn除提供偏置电流外，还具有射频扼流作用，要保证热稳定和射频稳定，这些偏置电阻值要足够的大，但过大的偏置电阻作为射频扼流又会反过来降低功放管芯的最大功率能力。
为克服上述问题，现有技术得到了进一步改进。如图2所示则为改进后的现有技术，该方案中提出在功放单元的基极串联射频稳定电阻Rb1-Rbn。一般的功放单元在射频频段内的输入电阻处在亚欧姆级到几十欧姆之间甚至出现负阻，图2所示的这些串联电阻能有效地增加功放单元的输入电阻，进而提高射频稳定性，但几十欧姆，甚至更小的电阻处在射频信号链中又会不可避免地衰减射频信号的强度，从而降低功放的输出功率和效率。
因此，在现下线性射频功率放大器领域依然需要寻求一种既保证热稳定性和射频稳定性同时又提供良好输出功率的功放结构。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种热稳定性和射频稳定好且输出功率良好的线性射频功率放大器。
本发明的目的是这样实现的：一种线性射频功率放大器，它包括射频信号输入端、直流偏压输入端、多个功放单元及射频信号输出端；所述功放单元包括功率三极管；所述射频信号输入端及直流偏压输入端分别与每个功率单元的功率三极管的基极相连；所述射频信号输出端分别与每个功率单元的功率三极管的集电极相连；所述每个功率单元的功率三极管的基极与集电极之间并联有阻容串联反馈电路；
上述结构中，它还包括偏置电阻，所述偏置电阻串联于直流偏压输入端与每个功率单元的功率三极管的基极间；
上述结构中，它还包括反馈电容，所述反馈电容串联于直流偏压输入端与每个功率单元的功率三极管的集电极间；所述偏置电阻与反馈电容构成所述阻容串联反馈电路；
上述结构中，所述功放单元还包括隔直电容，所述隔直电容串联于射频信号输出端与每个功率单元的功率三极管的基极间。
相比于常见的射频功率放大器，本发明的有益效果在于通过在功放单元的功放管的基极与集电极之间增加阻容性的并联反馈。从而射频输入信号通过隔直电容送入到晶体管功放单元的基极，由反馈电阻和反馈电容组成的阻容性并联反馈电路为每个功放单元的功率三极管的基极与集电极之间提供并联反馈，反馈电容同时提供功率三极管基极与集电极之间的隔直功能。反馈电阻同功放单元的基极联接并同时肩负着为功放单元提供基极偏置和作为镇流电阻保证功放单元的热稳定性两项功能。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1现有技术电路示意图1；
图2现有技术电路示意图2；
图3为本发明的电路示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图3，本发明提供了一种线性射频功率放大器，它至少包括有射频信号输入端RFin、直流偏压输入端Dcbias、多个功放单元及射频信号输出端RFout。
其中每个功放单元均包括有功率三极管Q1-Qn，所述射频信号输入端及直流偏压输入端分别与每个功率单元的功率三极管的基极相连；所述射频信号输出端分别与每个功率单元的功率三极管的集电极相连；所述每个功率单元的功率三极管的基极与集电极间并联有阻容串联反馈电路；
通常的线性射频功率放大器还包括隔直电容，所述隔直电容串联于射频信号输出端与每个功率单元的功率三极管的基极间。
进一步的，通常对应直流偏压输入端Dcbias至每个功率单元的功率三极管的基极间串联偏置电阻。作为一实施例，上述的阻容并联反馈电路由该偏置电阻外加一反馈电容组成，该反馈电容串联于直流偏压输入端与每个功率单元的功率三极管的集电极间。该偏置电阻同时具备热稳定电阻的功能，电阻越大功放单元热稳定性越好，但太大会降低功放的电稳定性和线性度。根据功放大小的不同，该电阻在100欧姆到数百欧姆之间。
工作时，射频输入信号RFin通过每个功率单元的隔直电容Cdc1-Cdcn送入到晶体管功放单元的基极，由反馈电阻Rfb1-Rfbn和反馈电容Cfb1-Cfbn组成的阻容并联反馈电路为每个功放单元的功率三极管Q1-Qn基极与集电极之间提供并联反馈，反馈电容Cfb1-Cfbn同时提供功放单元的功率三极管Q1-Qn基极与集电极之间的隔直功能。反馈电阻Rfb1-Rfbn同功放单元的功率三极管Q1-Qn基极联接并同时为功率三极管Q1-Qn提供基极偏置和作为镇流电阻保证功放单元的热稳定性两项功能。
本专利通过反馈电阻和反馈电容实现射频功率放大器的负反馈，在对放大器线性化的同时又保证了放大器的射频稳定性。同时反馈电阻作为镇流电阻使用保证功放单元的热稳定性，反馈电阻的多重用途使得功放单元的设计得到简化并同时降低了功放芯片的面积和成本。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种线性射频功率放大器，其特征在于：它包括射频信号输入端、直流偏压输入端、多个功放单元及射频信号输出端；所述功放单元包括功率三极管；所述射频信号输入端及直流偏压输入端分别与每个功率单元的功率三极管的基极相连；所述射频信号输出端分别与每个功率单元的功率三极管的集电极相连；所述每个功率单元的功率三极管的基极与集电极间并联有阻容并联反馈电路。
2.如权利要求1所述的线性射频功率放大器，其特征在于：它还包括偏置电阻，所述偏置电阻串联于直流偏压输入端与每个功率单元的功率三极管的基极间。
3.如权利要求2所述的线性射频功率放大器，其特征在于：它还包括反馈电容，所述反馈电容串联于直流偏压输入端与每个功率单元的功率三极管的集电极间；所述偏置电阻与反馈电容构成所述阻容并联反馈电路。
4.如权利要求1-3任意一项所述的线性射频功率放大器，其特征在于：所述功放单元还包括隔直电容，所述隔直电容串联于射频信号输出端与每个功率单元的功率三极管的基极间。
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