CN104852695A - 一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路 - Google Patents

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陈春青
郝明丽
郭瑞
杨浩
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Abstract

本发明公开了一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，包括信号采集电路、信号放大电路和信号整形电路，其中：信号采集电路用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；信号放大电路用于对信号采集电路采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；信号整形电路用于对放大后信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。本发明采用自偏置结构进行偏置，节省了功率检测电路中复杂的偏置电路结构，减小了其芯片占用面积，降低了片上功率检测电路结构的应用成本。采用电容耦合的方式对功率放大器的信号进行采集，该功率检测电路可以得到正比于功率放大器输出功率的电压信号。

Description

一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路
技术领域
本发明涉及应用于WiFi、GSM、TD-SCDMA、WCDMA、LTE等便携式设备中的功率检测结构，尤其是一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路。
背景技术
功率放大器是无线收发机中的重要结构，也是主要的耗电结构。功率放大器采用功率检测电路，可以实时反映输出功率的变化情况，再利用其他电路结构可对功率放大器进行动态控制，从而提高功率放大器的效率。如图1所示，图1是现有技术中功率检测电路与功率放大器的连接关系框图。
现有的功率检测结构通常包括信号采集、信号放大和信号整形几个部分。其中信号放大如果利用晶体管实现，就需要对其进行合理偏置。而信号整形采用的二极管或二极管结构也需要合理偏置，使其工作在临界导通区，从而提高功率检测的范围。但是偏置电路会增加功率检测电路的面积，增加了片上功率检测电路的应用成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，以解决如何对功率检测电路中的晶体管进行合理偏置，使其既能正常工作，又能最大程度的缩小其芯片占用面积。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，该自偏置功率检测电路包括信号采集电路1、信号放大电路2和信号整形电路3，其中：信号采集电路1用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；信号放大电路2用于对信号采集电路1采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；信号整形电路3用于对放大后信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。
上述方案中，所述信号采集电路1采用电容耦合的方式实现，包括一个耦合电容C1，耦合电容C1串接在该自偏置功率检测电路的功率检测输入端RFin与信号放大电路2的信号放大晶体管HBT2的基极之间。所述信号采集电路1采用电容耦合的形式能够通过控制电容的取值大小直接有效的控制信号采集量的大小，耦合电容C1的取值越大采集信号也越大。
上述方案中，所述信号放大电路2采用信号放大晶体管HBT2共射极形式实现，包括扼流电感L2、第一电阻R1和信号放大晶体管HBT2，其中：扼流电感L2连接于信号放大晶体管HBT2的集电极，为信号放大晶体管HBT2进行供电，实现阻止交流信号泄露、导通直流电源信号的作用；第一电阻R1是自偏置电阻，连接于信号放大晶体管HBT2的集电极与基极之间，利用第一电阻R1分压的作用实现对信号放大晶体管HBT2的合理偏置；晶体管HBT2采用自偏置形式使其工作在导通状态实现对采集信号的放大。
上述方案中，所述信号整形电路3包括采用二极管连接方式连接的晶体管HBT3和由第二电阻R2和第二电容C2构成的RC滤波电路两部分，其中：采用二极管连接的方式使得晶体管HBT3在串联通路中起到二极管的作用，只导通半个周期的射频信号；RC滤波电路则对半个周期的射频信号进行滤波，将高频谐波信号滤除输出平滑的电平信号。
上述方案中，在所述信号整形电路3中，晶体管HBT3的基极与集电极短接在一起形成二极管结构的输入端，然后将其直接与信号放大晶体管HBT2的集电极相连接；晶体管HBT3的发射极再与一端接地的第二电阻R2和第二电容C2并联，输出的电平信号VDET能实时反映出功率放大器OUTPUT端输出功率的变化。
(三)有益效果
从上述方案可以看出，本发明具有下述有益效果：
1、本发明提供的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，采用自偏置结构对功率检测电路中的放大晶体管进行偏置，简便有效的使放大晶体管正常工作并放大采集信号，从而确保了功率检测电路能够准确检测出功率放大器的输出功率变化。整体电路的偏置只使用了一个电阻，最大程度的减小了偏置电路对芯片面积的占用，降低了片上功率检测电路的应用成本。
2、本发明提供的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，采用自偏置结构进行偏置，节省了功率检测电路中复杂的偏置电路结构，减小了其芯片占用面积，降低了片上功率检测电路结构的应用成本。采用电容耦合的形式对功率放大器的信号进行采集，该功率检测电路可以得到正比于功率放大器输出功率的电压信号。
3、本发明提供的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，采用简便的电路形式，利用电阻实现晶体管的自偏置，简单有效的减小了功率检测电路的芯片占用面积。
附图说明
图1是现有技术中功率检测电路与功率放大器的连接关系框图；
图2是本发明提供的用于功率放大器的自偏置功率检测电路的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图2是本发明提供的用于功率放大器的自偏置功率检测电路的结构示意图。该自偏置功率检测电路包括信号采集电路1、信号放大电路2和信号整形电路3三个部分。其中，信号采集电路1用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；信号放大电路2用于对信号采集电路1采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；信号整形电路3用于对放大后的信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。
其中，信号采集电路1采用电容耦合的方式实现，包括一个耦合电容C1，耦合电容C1串接在该自偏置功率检测电路的功率检测输入端RFin(或称为信号采集端)与信号放大电路2的信号放大晶体管HBT2的基极之间。信号采集电路1采用最简洁的电容耦合的形式可以通过控制电容的取值大小直接有效的控制信号采集量的大小，耦合电容C1的取值越大采集信号也越大。
信号放大电路2采用信号放大晶体管HBT2共射极形式实现，包括扼流电感L2、第一电阻R1和信号放大晶体管HBT2，其中，扼流电感L2连接于信号放大晶体管HBT2的集电极，为信号放大晶体管HBT2进行供电，实现阻止交流信号泄露、导通直流电源信号的作用。第一电阻R1是自偏置电阻，连接于信号放大晶体管HBT2的集电极与基极之间，利用第一电阻R1分压的作用实现对信号放大晶体管HBT2的合理偏置。晶体管HBT2采用自偏置形式使其工作在导通状态实现对采集信号的放大。
信号整形电路3包括采用二极管连接方式连接的晶体管HBT3和由第二电阻R2和第二电容C2构成的RC滤波电路两部分。采用二极管连接的方式使得晶体管HBT3在串联通路中起到二极管的作用，只导通半个周期的射频信号。RC滤波电路则对半个周期的射频信号进行滤波，将高频谐波信号滤除输出平滑的电平信号。
在信号整形电路3中，晶体管HBT3的基极与集电极短接在一起形成二极管结构的输入端，然后将其直接与信号放大晶体管HBT2的集电极相连接。晶体管HBT3的发射极再与一端接地的第二电阻R2和第二电容C2并联，输出的电平信号VDET能实时反映出功率放大器OUTPUT端输出功率的变化。
在信号采集电路1中，耦合电容C1作为信号采集元件，一端接在该自偏置功率检测电路的功率检测输入端RFin，另一端与信号放大晶体管HBT2的基极相连接，通过控制耦合电容C1的取值大小可以实现对采集信号量多少的控制。信号放大晶体管HBT2对采集信号进行放大处理，采用共射极形式实现。扼流电感L2为其提供外部电源偏置，而信号放大晶体管HBT2的基极偏置采用自偏置形式实现，以使其工作在导通状态实现对采集信号的正常放大。自偏置通过将第一电阻R1并接在信号放大晶体管HBT2的集电极与基极之间实现，利用第一电阻R1分压的作用实现对信号放大晶体管HBT2的合理偏置。信号放大晶体管HBT2集电极输出放大后信号，然后接入到采用二极管连接方式连接的晶体管HBT3进行斩波。将晶体管HBT3的基极和集电极短接在一起形成二极管结构的输入端，然后将其直接与信号放大晶体管HBT2的集电极相连接。晶体管HBT3的发射极再与一端接地的第二电阻R2和第二电容C2并联，利用RC滤波电路滤除输出信号的纹波，以输出的平滑的电平信号VDET来实时反映出功率放大器OUTPUT端输出功率的变化。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，该自偏置功率检测电路包括信号采集电路(1)、信号放大电路(2)和信号整形电路(3)，其中：
信号采集电路(1)用于从被检测电路中采集信号，并能够控制采集的信号大小；
信号放大电路(2)用于对信号采集电路(1)采集的信号进行放大，以实现足够的输出电平信号；
信号整形电路(3)用于对放大后信号进行整形和滤波，从而输出平滑的电平信号。
2.根据权利要求1所述的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，所述信号采集电路(1)采用电容耦合的方式实现，包括一个耦合电容(C1)，耦合电容(C1)串接在该自偏置功率检测电路的功率检测输入端(RFin)与信号放大电路(2)的信号放大晶体管(HBT2)的基极之间。
3.根据权利要求2所述的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，所述信号采集电路(1)采用电容耦合的形式能够通过控制电容的取值大小直接有效的控制信号采集量的大小，耦合电容(C1)的取值越大采集信号也越大。
4.根据权利要求1所述的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，所述信号放大电路(2)采用信号放大晶体管(HBT2)共射极形式实现，包括扼流电感(L2)、第一电阻(R1)和信号放大晶体管(HBT2)，其中：
扼流电感(L2)连接于信号放大晶体管(HBT2)的集电极，为信号放大晶体管(HBT2)进行供电，实现阻止交流信号泄露、导通直流电源信号的作用；
第一电阻(R1)是自偏置电阻，连接于信号放大晶体管(HBT2)的集电极与基极之间，利用第一电阻(R1)分压的作用实现对信号放大晶体管(HBT2)的合理偏置；
晶体管(HBT2)采用自偏置形式使其工作在导通状态实现对采集信号的放大。
5.根据权利要求1所述的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，所述信号整形电路(3)包括采用二极管连接方式连接的晶体管(HBT3)和由第二电阻(R2)和第二电容(C2)构成的RC滤波电路两部分，其中：
采用二极管连接的方式使得晶体管(HBT3)在串联通路中起到二极管的作用，只导通半个周期的射频信号；
RC滤波电路则对半个周期的射频信号进行滤波，将高频谐波信号滤除输出平滑的电平信号。
6.根据权利要求5所述的用于功率放大器的自偏置功率检测电路，其特征在于，在所述信号整形电路(3)中，晶体管(HBT3)的基极与集电极短接在一起形成二极管结构的输入端，然后将其直接与信号放大晶体管(HBT2)的集电极相连接；晶体管(HBT3)的发射极再与一端接地的第二电阻(R2)和第二电容(C2)并联，输出的电平信号VDET能实时反映出功率放大器OUTPUT端输出功率的变化。
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