CN107634728A - 一种基于功率放大器的温度调节电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于功率放大器的温度调节电路，包括第一温度调节模块，还包括第二温度调节模块，其中：第二温度调节模块的输入端与第一温度调节模块的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。本发明使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间晶体管的温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度，避免了不必要的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及功率放大技术领域，特别是涉及一种基于功率放大器的温度调节电路。
背景技术
在现代无线通信系统中，功率放大器的主要功能是将已调制的射频信号放大到所需的功率值，所以当功率放大器正常工作时，会产生较大的输出功率。较大的输出功率引起晶体管发热，晶体管温度升高时其结压降会发生改变，使得功率放大器的输出功率产生较大幅度的改变，增加了功率控制的难度和复杂度。此外，晶体管发热又会进一步引起电流增大，电流增大后功率会进一步增大，这样陷入一个温度升高功率增大，功率增大后温度又升高的恶性循环，不仅增加了功率控制的难度，还可能会导致晶体管过热而烧毁功率放大器。因此，对晶体管进行温度补偿，控制晶体管的温度变化得到了广泛的关注。
请参照图1，图1为现有技术中的一种温度调节电路的结构示意图，将现有的温度调节电路作为第一温度调节模块，则第一温度调节模块首先对恒定的偏置电流进行温度补偿或者是将恒定的偏置电压转换为偏置电流再对转换得到的偏置电流进行温度补偿，然后为晶体管的基极提供温度补偿后的偏置电流，来调节晶体管的温度。
为了输出相对高的功率值，复杂的多级功率放大器中存在很多个晶体管，由于分布热效应某一级的功率放大器中排列次序不同的晶体管的温度高低不一，通常中间的晶体管温度最高，其他晶体管的温度向两边呈梯度变化。采用现有的第一温度调节模块针对某一级的功率放大器中的晶体管进行温度补偿时，请参照图2，图2为一种应用图1温度调节电路的功率放大器的晶体管的温度示意图，可见，调节温度后的晶体管仍然是中间的晶体管温度最高，其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，会引起短板效应，精确度不高，造成浪费。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于功率放大器的温度调节电路，使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间晶体管的温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于功率放大器的温度调节电路，包括第一温度调节模块，还包括第二温度调节模块，其中：
所述第二温度调节模块的输入端与所述第一温度调节模块的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个所述晶体管的排列次序为各个所述晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。
优选地，所述第二温度调节模块包括N个依次并联连接的电阻调整单元，其中：
N个所述电阻调整单元的输入端作为所述第二温度调节模块的输入端，第i电阻调整单元的输出端作为所述第二温度调节模块的第i输出端，1≤i≤N，用于将自身阻值调整为预设的与第i晶体管对应的阻值，以改变提供给所述第i晶体管的偏置电流。
优选地，所述第i电阻调整单元为阻值与第N+1－i电阻调整单元相等的电阻调整单元。
优选地，N个所述电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等差递增的电阻调整单元。
优选地，N个所述电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等比递增的电阻调整单元。
优选地，所述电阻调整单元为预设阻值的电阻，所述电阻的第一端作为所述电阻调整单元的输入端，第二端作为所述电阻调整单元的输出端。
优选地，所述晶体管为异质结双极晶体管HBT。
本发明提供了一种基于功率放大器的温度调节电路，包括第一温度调节模块，还包括第二温度调节模块，其中：第二温度调节模块的输入端与第一温度调节模块的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。
可见，本发明根据晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，为排列在两边的晶体管提供大于提供给排列在两边之间晶体管偏置电流的偏置电流，使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间的晶体管温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，从而避免了出现短板效应造成不必要的浪费，有效提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度，能够更精确的控制晶体管的温度变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种温度调节电路的结构示意图；
图2为一种应用图1温度调节电路的功率放大器的晶体管的温度示意图；
图3为本发明提供的一种温度调节电路的结构示意图；
图4为一种应用图3温度调节电路的功率放大器的晶体管的温度示意图；
图5为本发明提供的另一种温度调节电路的结构示意图；
图6为本发明提供的一种第二温度调节模块的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于功率放大器的温度调节电路，使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间晶体管的温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图3，图3为本发明提供的一种温度调节电路的结构示意图，该温度调节电路包括第一温度调节模块1，还包括第二温度调节模块2，其中：
第二温度调节模块2的输入端与第一温度调节模块1的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。
首先需要说明的是，本申请的温度调节电路是在现有的温度调节电路的基础上做出的改进，本申请将现有的温度调节电路作为本发明温度调节电路的第一温度调节模块1。
相比于现有的温度调节电路只能整体的控制功率放大器的温度变化，本申请考虑到了某一级的功率放大器中每一个晶体管由于排列次序不同所导致的温度不同，直接对具体的一个晶体管进行控制，为排列在两边的晶体管提供大于提供给排列在两边之间晶体管偏置电流的偏置电流，有效提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度。
请参照图4，图4为一种应用图3温度调节电路的功率放大器的晶体管的温度示意图，可见，本申请使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间的晶体管温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，从而精确有效的避免了分布热效应对功率放大器的影响，避免了出现短板效应造成不必要的浪费，延长了功率放大器的使用寿命。
另外，本申请还降低了温度变化导致的输出功率变化，使每个晶体管的输出功率能尽可能的达到最优值，降低了温度对功率放大器线性度的影响，在效率和线性度之间做了一个良好的折中，提高了功率放大器的稳定性，防止了过热烧毁等不可靠性问题。
本发明提供了一种基于功率放大器的温度调节电路，包括第一温度调节模块，还包括第二温度调节模块，其中：第二温度调节模块的输入端与第一温度调节模块的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。
可见，本发明根据晶体管的排列次序为各个晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，为排列在两边的晶体管提供大于提供给排列在两边之间晶体管偏置电流的偏置电流，使得调节温度后的排列次序不同的晶体管的温度大致相同，避免了调节温度后的晶体管仍然是中间的晶体管温度最高其他晶体管的温度向两边呈梯度变化，从而避免了出现短板效应造成不必要的浪费，有效提高了对多级功率放大器中单个晶体管温度的控制精度，能够更精确的控制晶体管的温度变化。
在上述实施例的基础上：
请参照图5，图5为本发明提供的另一种温度调节电路的结构示意图。
作为一种优选地实施例，第二温度调节模块2包括N个依次并联连接的电阻调整单元，其中：
N个电阻调整单元的输入端作为第二温度调节模块2的输入端，第i电阻调整单元的输出端作为第二温度调节模块2的第i输出端，1≤i≤N，用于将自身阻值调整为预设的与第i晶体管对应的阻值，以改变提供给第i晶体管的偏置电流。
具体地，第二温度调节模块2的输入端接收的第一温度调节模块1输出的电流是完全相同的，第二温度调节模块2的N个输出端输出至各个晶体管基极的电流是根据晶体管的排列次序有所不同的电流，因此，第二温度调节模块2的功能是改变各个输出端输出的电流。考虑到电压一定时，电路上电流的大小与电阻的阻值大小成反比，电阻的阻值越大电流越小，电阻的阻值越小电流越大，因而本申请将N个依次并联连接的电阻调整单元作为第二温度调节模块2。由于N个电阻调整单元是依次并联连接的，各个电阻调整单元两端的电压是相同的，所以可以通过改变各个电阻调整单元的阻值来改变各个电阻调整单元所在电路的电流，也就是第二温度调节模块2的各个输出端输出的电流。这样为各个晶体管连接一一对应的电阻调整单元，可以避免在调整自身阻值以改变提供给晶体管的偏置电流时出现误调整，为调整电阻调整单元的阻值时保证实际调整的电阻调整单元与想要调整的电阻调整单元是一致的提供了有效保障。
作为一种优选地实施例，第i电阻调整单元为阻值与第N+1－i电阻调整单元相等的电阻调整单元。
具体地，某一级的功率放大器中排列次序不同的晶体管的温度不同，处于中间位置的晶体管温度要比边上的晶体管温度高，是由于处于中间位置的晶体管除了自身工作会引起温度增高以外，左右两边的晶体管在工作时会产生一定量的辐射，影响处于中间位置的晶体管的温度变化，所以通常中间的晶体管温度最高，其他晶体管的温度向两边呈梯度变化。可见，通常情况下以最中间晶体管成对称分布的两个晶体管的温度是大致相同的，所以为了降低工作量，可以为成对称分布的两个晶体管提供相同的偏置电流，也就是一个电阻调整单元的阻值确定之后，可以把与其成对称分布的电阻调整单元的阻值直接设定为上述确定的阻值，不需要再次计算或者调整。
比如图4的功率放大器，确定了晶体管1对应的电阻调整单元的阻值之后，不需要再计算晶体管7对应的电阻调整单元的阻值，可以直接将晶体管7对应的电阻调整单元的阻值设定为与确定好的晶体管1对应的电阻调整单元的阻值相同的阻值。从而只需要确定一半的电阻调整单元的阻值即可确定整个第二温度调节模块2，极大的提高了效率。
作为一种优选地实施例，N个电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等差递增的电阻调整单元。作为一种优选地实施例，N个电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等比递增的电阻调整单元。
具体地，由于晶体管的温度由两边向中间递增，本申请提供给各个晶体管的偏置电流由两边向中间递减，所以电阻调整单元的阻值大小由两边向中间递增，为了进一步降低工作量，本申请将各个电阻调整单元的阻值大小设定为由两边向中间等差递增，这样预先设定了最中间晶体管一边的两个相邻晶体管对应的电阻调整单元的阻值的差值之后，只需要确定功率放大器中一个晶体管对应的电阻调整单元的阻值即可确定整个第二温度调节模块2。
比如图4的功率放大器，预先设定晶体管2和晶体管3对应的电阻调整单元的阻值的差值为R0，则确定了晶体管1对应的电阻调整单元的阻值为R1之后，那么即可直接确定晶体管2对应的电阻调整单元的阻值为R1+R0，晶体管3对应的电阻调整单元的阻值为R1+2R0，晶体管4对应的电阻调整单元的阻值为R1+3R0。这样降低了计算各个晶体管对应电阻调整单元的阻值时出现错误的可能性，增强了电路的可靠性和稳定性，还提高了电路设计的效率。
需要说明的是，本申请还可以将各个电阻调整单元的阻值大小设定为由两边向中间等比递增，同样可以增强电路的可靠性和稳定性，及提高电路设计的效率。当然，本申请还可以将各个电阻调整单元的阻值大小设定为其他内容，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
请参照图6，图6为本发明提供的一种第二温度调节模块2的结构示意图。
作为一种优选地实施例，电阻调整单元为预设阻值的电阻，电阻的第一端作为电阻调整单元的输入端，第二端作为电阻调整单元的输出端。
具体地，本申请的电阻调整单元还可以为预设阻值的电阻，根据各个晶体管的温度通过经验和计算仿真预先确定与晶体管一一对应的电阻调整单元的阻值，然后直接将上述阻值的电阻作为电阻调整单元，接线简单，易于操作，成本较低。
在实际应用中，如果某个电阻调整单元的阻值需要很大，这里的电阻还可以为由多个电阻串联的电阻模块。当然，本申请的电阻调整单元还可以为其他内容，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况来定。
作为一种优选地实施例，晶体管为异质结双极晶体管HBT。
具体地，HBT(Heterojunction bipolar transistor，异质结双极晶体管)基区可以高掺杂，则基区不易穿通，使得基区厚度可以很小，从而不限制HBT所在器件尺寸的缩小，方便了功率放大器电路的设计与集成。另外，HBT的高频、高速以及大功率等性能都较为优良，可以较好地完成功率放大器的功能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种基于功率放大器的温度调节电路，包括第一温度调节模块，其特征在于，还包括第二温度调节模块，其中：
所述第二温度调节模块的输入端与所述第一温度调节模块的输出端连接，N个输出端分别与功率放大器的N个晶体管的基极一一对应连接，N为正整数，用于根据N个所述晶体管的排列次序为各个所述晶体管提供相应的温度补偿后的偏置电流，其中，提供给排列在两边晶体管的偏置电流大于提供给排列在两边之间晶体管的偏置电流。
2.如权利要求1所述的温度调节电路，其特征在于，所述第二温度调节模块包括N个依次并联连接的电阻调整单元，其中：
N个所述电阻调整单元的输入端作为所述第二温度调节模块的输入端，第i电阻调整单元的输出端作为所述第二温度调节模块的第i输出端，1≤i≤N，用于将自身阻值调整为预设的与第i晶体管对应的阻值，以改变提供给所述第i晶体管的偏置电流。
3.如权利要求2所述的温度调节电路，其特征在于，所述第i电阻调整单元为阻值与第N+1－i电阻调整单元相等的电阻调整单元。
4.如权利要求3所述的温度调节电路，其特征在于，N个所述电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等差递增的电阻调整单元。
5.如权利要求3所述的温度调节电路，其特征在于，N个所述电阻调整单元为阻值大小由两边向中间呈等比递增的电阻调整单元。
6.如权利要求1-5任一项所述的温度调节电路，其特征在于，所述电阻调整单元为预设阻值的电阻，所述电阻的第一端作为所述电阻调整单元的输入端，第二端作为所述电阻调整单元的输出端。
7.如权利要求6所述的功率放大器，其特征在于，所述晶体管为异质结双极晶体管HBT。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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