CN106100593B - 一种宽带高线性放大器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种宽带高线性放大器电路，包括：带宽拓展模块、放大器模块，偏置电路模块；输入信号进入放大器模块的第一放大器，再连接第二放大器……直至第N放大器后连接至输出级；第一带宽拓展模块与第一放大器以及第一放大器的偏置电路连接，第二带宽拓展模块与第二放大器以及第二放大器的偏置电路连接……第N带宽拓展模块与第N放大器以及第N放大器的偏置电路连接。本发明提供了一种宽带高线性放大器电路，提高功率放大器的工作带宽。
Description
技术领域
本发明涉及一种放大器。
背景技术
现代通信系统为获得更高的数据传输速率，对带宽以及线性度要求越来越高。功率放大器是信号发送的重要器件，它的性能对通信系统的线性度指标起着至关重要的作用。
随着技术的发展，高线性度功率放大器已经是一个不可避免的趋势。例如，原移动通信频段Band38频率范围为2570-2620MHz，band40为2300-2400MHz,这两个频段分别用不同的功率放大器实现。现阶段的产品需求是，band38扩展为band41，频率范围扩展为2500-2690MHz，同时需要用一个功率放大器实现band40和band41的兼容，即该放大器的工作频率范围为2300-2690MHz，同时，最大线性功率要求保持原有水平。这对功率放大器的设计是一个重大挑战，要求功率放大器比传统解决方案要具有更宽的带宽和更高的线性度。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种放大器，提高功率放大器的工作带宽。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种宽带高线性放大器电路，包括：带宽拓展模块、放大器模块，偏置电路模块；
输入信号进入放大器模块的第一放大器，再连接第二放大器……直至第N放大器后连接至输出级；第一带宽拓展模块与第一放大器以及第一放大器的偏置电路连接，第二带宽拓展模块与第二放大器以及第二放大器的偏置电路连接……第N带宽拓展模块与第N放大器以及第N放大器的偏置电路连接；
所述第一放大器由隔直电容C1接三极管Q1基极，三极管Q1发射级通过电感L11接地，集电极通过电感L1接电源；三极管Q1基极接偏置电路；
所述的第一带宽拓展模块，其中的电容C11与二极管D11并联，电容C11两端分别接第一放大器的三极管Q1基极和发射极，二极管D11的正端接三极管Q1的发射极，二极管D11的负端接三极管Q1的基极。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明电路中，因为三极管Q1和三极管Q2基极到射极的寄生电容Cbe会随着输入信号功率的变化而变化，导至不同频率的信号增益不平坦。本发明电路通过在传统电路基础上增加固定电容C11、C22与三极管Q1、Q2的基、射极并联，使得Q1、Q2的基、射极间总电容值为C+Cbe，从而削弱Cbe对整体电路的影响，实现更高的通信带宽。典型设计中，因Q1尺寸小于Q2，C11小于C22，采用M I M方式实现。
本发明电路中，通过在传统放大器偏置电路基础上，增加二极管D11、D22与三极管Q1、Q2的基、射极并接。当输入信号幅度正相升高时，偏置电路模块中的三极管可以提供正相升高所需的额外电流；而当输入信号的幅度降低时，偏置电路模块中的三极管并不能提供反向抽取功能，此时，本专利提出的二极管D11、D22通过抽取额外电流，有效对电路的带宽和线性度提供了额外补偿。
附图说明
图1为传统的放大器电路图。
图2为传统的放大器的放大器中三极管的版图。
图3为本发明优选实施例的放大器电路图。
图4为本发明优选实施例的放大器的电路详图。
图5为本发明本发明优选实施例的放大器中三极管的版图。
具体实施方式
下文通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
以终端用功率放大器为例，如图1所示，传统放大器输入信号接第一放大器101，再接第二放大器102，再到信号输出。105为偏置电路模块，为101和102提供偏置电流。其中101包含一个隔直电容C1接三极管Q1的基极，Q1的发射极接地，集电极通过电感L1接电源。Q1的基极接偏置电路模块105。其中102包含一个隔直电容C2接三极管Q2的基极，Q2的发射极接地，集电极通过电感L2接电源。Q2的基极接偏置电路模块105。偏置电路模块105包括电压信号Vb1接偏置三极管Qb1的基极，Qb1的集电极接电源，发射极通过电阻Re1接地，通过电阻Rb1接第一放大器101的三极管Q1的基极。偏置电路模块105包括电压信号Vb2接偏置三极管Qb2的基极，Qb2的集电极接电源，发射极通过电阻Re2接地，通过电阻Rb2接第一放大器102的三极管Q2的基极。
本发明电路如图3-图4所示，一种宽带高线性放大器电路，包括：带宽拓展模块103、104、放大器模块101、102，偏置电路模块105；
输入信号进入放大器模块的第一放大器，再连接第二放大器……直至第N放大器后连接至输出级；第一带宽拓展模块与第一放大器以及第一放大器的偏置电路连接，第二带宽拓展模块与第二放大器以及第二放大器的偏置电路连接……第N带宽拓展模块与第N放大器以及第N放大器的偏置电路连接；
下文以两级放大器为例：第一带宽拓展模块103与第一放大器101的三极管Q1的基极和发射极(BE结)并联。第二带宽拓展模块104与第二放大器102的三极管Q2的基极和发射极(BE结)并联
第一带宽拓展模块103包括电容C11与二极管D11并联，二极管D11的正端接第一放大器101的三极管Q1的基极，二极管D11的负端接第一放大器101的三极管Q1的发射极。第二带宽拓展模块104包括电容C22与二极管D22并联，二极管D22的正端接第而放大器102的三极管Q2的基极，二极管D22的负端接第二放大器102的三极管Q2的发射极。
本发明电路中，因为三极管Q1和三极管Q2基极到射极的寄生电容Cbe会随着输入信号功率的变化而变化，导至不同频率的信号增益不平坦。本发明电路通过在传统电路基础上增加固定电容C11、C22与三极管Q1、Q2的基、射极并联，使得Q1、Q2的基、射极间总电容值为C+Cbe，从而削弱Cbe对整体电路的影响，实现更高的通信带宽。典型设计中，因Q1尺寸小于Q2，C11小于C22，采用M I M方式实现。本发明电路中，通过在传统放大器偏置电路基础上，增加二极管D11、D22与三极管Q1、Q2的基、射极并接。当输入信号幅度正相升高时，偏置电路模块105的三极管Qb1、Qb2可以提供正相升高所需的额外电流；而当输入信号的幅度降低时，三极管Qb1、Qb2并不能提供反向抽取功能，此时，本发明提出的二极管D11、D22通过抽取额外电流，有效对电路的带宽和线性度提供了额外补偿。
如图2所示，一个传统的功率放大器三极管版图结构，由B1，B2，B3三根基极金属，和一个B0基极金属连接在一起。其中，发射极条E1和E2夹在B1，B2，B3之间，集电极条C1和C2分布在B1和B3的外侧。
本发明所述的功率放大器器件三极管的版图如图5所示，包含一根基极金属B2，B2左侧接基极金属B0，与金属走线M1之间通过凿孔互联。B2满足最小线宽，长度不限，即Y方向的宽度保持最小。B0大小受限于最小凿孔的大小，即刚好能与金属走线M1可靠连接上的最小形状，通常为一个长方形。包含发射极条E1、E2分别位于基极金属B2的上下两侧，对称分布。包含发射极条E3、E4分别位于基极金属B0的上下两侧，对称分布。E3与E1连成一片，在基极金属B0和B2的上侧；E4与E2连成一片，在基极金属B0和B2的下侧。包含集电极条C1，位于E1和E3的上侧；包含集电极条C2，位于E2和E4的下侧。
本发明所述的一种功率放大器器件三极管版图与传统三极管版图的不同点在于，去除了B1和B3两根基极金属条，缩小了B0的面积，通过E3和E4的设计，增大了传统三极管版图中E1和E2的面积。从而实现了相同发射极面积下更小的基极台阶，即更小的Cbc电容。Cbc电容的大小是影响功率放大器带宽和线性度的关键参数之一。通过本发明，可以有效提高功率放大器的带宽和线性度。
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局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种宽带高线性放大器电路，其特征在于包括：带宽拓展模块、放大器模块，偏置电路模块；所述带宽拓展模块由N个带宽拓展模块组成；所述放大器模块由N个放大器组成；所述偏置电路模块由N个放大器偏置电路组成；所述放大器偏置电路与放大器一一对应；
输入信号进入放大器模块的第一放大器，再连接第二放大器……直至第N放大器后连接至输出级；第一带宽拓展模块与第一放大器以及第一放大器的偏置电路连接，第二带宽拓展模块与第二放大器以及第二放大器的偏置电路连接……第N带宽拓展模块与第N放大器以及第N放大器的偏置电路连接；
所述第一放大器由隔直电容C1接三极管Q1基极，三极管Q1发射级通过电感L11接地，集电极通过电感L1接电源；三极管Q1基极接偏置电路；
所述的第一带宽拓展模块，其中的电容C11与二极管D11并联，电容C11两端分别接第一放大器的三极管Q1基极和三极管Q1发射极，二极管D11的正端接三极管Q1的发射极，二极管D11的负端接三极管Q1的基极。
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