CN111181510A - 适用于射频放大器的偏置电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于射频放大器的偏置电路，包括第一稳压电路，其包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、电容及电感；其中，还包括第二稳压电路，第二稳压电路包括第七电阻、第四三极管及第五三极管，第七电阻的一端与第一三极管的集电极连接，第七电阻的另一端分别与第四三极管的集电极、第四三极管的基极连接；第四三极管的发射极分别与第五三极管的集电极、第五三极管的基极连接，第五三极管的发射极与第三三极管的基极连接。本发明的适用于射频放大器的偏置电路在外部电压发生变化和环境温度发生变化时都能有比较强的稳定静态电流的能力。

Description

适用于射频放大器的偏置电路

技术领域

本发明涉及射频微波领域，更具体地涉及一种适用于射频放大器的偏置电路。

背景技术

通常射频放大器电路包括输入匹配电路IMN，偏置电路BIAS，射频功率放大器PA及输出匹配电路OMN，如图1所示，输入匹配电路IMN，射频功率放大器PA及输出匹配电路OMN依次顺序连接，偏置电路BIAS同时与匹配电路IMN、射频功率放大器PA连接，且射频信号输入端口IN与输入匹配电路IMN连接，射频信号输出端口OUT与输出匹配电路IMN连接。其中所述偏置电路BIAS为射频功率放大器PA提供偏置电压；外部电压VCC2通过电感对射频功率放大器PA中的三极管的集电极供电。具体地，传统常用的偏置电路BIAS结构如图2所示，该偏置电路BIAS由三极管Q1、Q2、Q3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6，电感L1，电容C1构成。其中对减小外部输入电压VCC1的波动引起的偏置点变化起主要作用的电路部分由三极管Q1、Q2、Q3，电阻R6、R2、R3、R4组成。

采用传统偏置电路时，射频功率放大器PA的静态电流受外部供电电压和环境温度的影响比较显著，而射频功率放大器PA的静态电流对于其增益、P1dB、效率、线性度等指标影响较大，因此外部供电电压和环境温度发生变化都可能引起射频功率放大器PA性能的恶化。具体在图2所示方案中，唯一能在外部电压VCC2变化时，能对射频功率放大器PA静态电流起到稳定作用路径是：VCC2、Q2集电极、Q2发射极、Q3基极、Q3集电极、Q1基极、Q1发射极、最后再到偏置电路BIAS的输出端子B1。但是，外部电压VCC2的变化对于三极管Q2发射极电压的影响微乎其微，因此上述方案在外部电压VCC2变化时稳定射频功率放大器PA静态电流的的能力基本可以忽略；而且当环境温度发生变化时，上述方案完全不能对温度变化进行调节，因此在不同温度条件下其静态电池的稳定性可能会比较差。

因此，有必要提供一种改进的适用于射频放大器的偏置电路，以使在外部电压发生变化和环境温度发生变化时都能有比较强的稳定静态电流的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于射频放大器的偏置电路，本发明的适用于射频放大器的偏置电路在外部电压发生变化和环境温度发生变化时都能有比较强的稳定静态电流的能力。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于射频放大器的偏置电路，包括第一稳压电路，所述第一稳压电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、电容及电感，所述第一三极管的发射极通过第五电阻与电感连接，且所述电感输出偏置电压至所述射频放大器；所述第二三极管的发射极通过第四电阻与所述第三电阻连接；所述第三三极管的发射极与第二电阻连接，其集电极与第六电阻的一端连接，外部一电压输入所述第六电阻的另一端；外部另一电压通过第一电阻输入所述第二三极管及第三三极管的集电极；所述电容与所述第一三极管的基极连接；其中，所述适用于射频放大器的偏置电路还包括第二稳压电路，所述第二稳压电路包括第七电阻、第四三极管及第五三极管，所述第七电阻的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第七电阻的另一端分别与第四三极管的集电极、第四三极管的基极连接；第四三极管的发射极分别与第五三极管的集电极、第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极与第三三极管的基极连接。

较佳地，所述第四三极管与第五三极管均为NPN型三极管。

与现有技术相比，本发明的适用于射频放大器的偏置电路，由于还包括第二稳压电路，使得所述偏置电路在外部电压VCC2变化时具有与外部电压VCC2变化所造成的射频功率放大器PA静态电流变化的相反趋势，从而可以达到稳定射频功率放大器PA静态电流的目的。且所述偏置电路利用三极管BE结导通电压随温度降低的原理来实现在温度变化时稳定射频功率放大器PA的静态电流。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为现有技术射频放大器的结构框图。

图2为现有技术适用于射频放大器的偏置电路的结构图。

图3为本发明适用于射频放大器的偏置电路的结构图。

图4为现有技术与本发明的偏置电路输出电流的对比图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种适用于射频放大器的偏置电路，在外部电压发生变化和环境温度发生变化时都能有比较强的稳定静态电流的能力。

请参考图3，图3为本发明适用于射频放大器的偏置电路的结构图。如图所示，本发明的适用于射频放大器的偏置电路，包括第一稳压电路与第二稳压电路。所述第一稳压电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，电容C1及电感L1；所述第一三极管Q1的发射极通过第五电阻R5与电感L1连接，且所述电感L1通过输出节点B1输出偏置电压至所述射频放大器PA(如图1所示)；所述第二三极管Q2的发射极通过第四电阻R4与所述第三电阻R3连接；所述第三三极管Q3的发射极与第二电阻R2连接，其集电极与第六电阻R6的一端连接，外部一电压VCC1输入所述第六电阻的另一端；外部另一电压VCC2通过第一电阻R1输入所述第二三极管Q2及第三三极管Q3的集电极；所述电容C1与所述第一三极管Q1的基极连接。在本发明中，所述第一稳压电路结构及功能特征与现有技术的偏置电路(如图2所示)完全相同，在此不再细述，具体请参考图2与图3。所述第二稳压电路包括第七电阻R7、第四三极管Q4及第五三极管Q5；所述第七电阻R7的一端与所述第一三极管Q1的集电极连接，所述第七电阻R7的另一端分别与第四三极管Q4的集电极、第四三极管Q4的基极连接；所述第四三极管Q4的发射极分别与第五三极管Q5的集电极、第五三极管Q5的基极连接，所述第五三极管Q5的发射极与第三三极管Q3的基极连接。通过上述第二稳压电路，使得所述偏置电路在外部电压VCC2变化时具有与外部电压VCC2变化所造成的射频功率放大器PA静态电流变化的相反趋势，从而可以达到稳定射频功率放大器PA静态电流的目的。且所述偏置电路利用三极管BE结导通电压随温度降低的原理来实现在温度变化时稳定射频功率放大器PA的静态电流。

作为本发明的一优选实施方式，所述第四三极管Q4与第五三极管Q5均为相同类型的三极管，均为NPN型三极管；从而使得本发明更易于实现。

下面结合图3描述本发明适用于射频放大器的偏置电路的第二稳压电路的工作原理：单由外部电压VCC2在节点A所产生的电压记为VA，VA可以简单等效成两个等效电阻对外部电压VCC2的分压后的输出电压，该分压比列记为r(r＝VA/VCC2)。第四三极管Q4、第五三极管Q5将外部电压VCC2的电压近乎平移到较低的一个电压值，该电压平移量比较稳定，受外部电压VCC2变化的影响较小。相比直接使用两个电阻对外部电压VCC2进行分压后得到的分压比列r会更大。这样做的目的是在外部电压VCC2变化量固定的情况下，提高VA的变化量，从而提高偏置电路在外部电压VCC2变化量更大时仍能有效地稳定射频放大器PA的静态电流。外部电压VCC2的变化量与VA的变化量同相时，VA经过由第六电阻R6、第二电阻R2、第三三极管Q3构成的射极放大器放大后得到VB(节点B的电压)，VB的变化量与VA的变化量反相，VB经过由每三极管Q1、第一电阻R1、第五电阻R5组成的射极跟随器得到VC(节点C电压)，VC的变化量与VB的变化量同相，最终导致偏置电路输出端子B1的电压变化量与外部电压VCC2反相。因此，当外部电压VCC2升高时，射频放大器PA静态电流有升高的趋势，而所述偏置电路可让射频放大器PA静态电路降低，从而能够让PA的静态电流稳定在一定范围内；反之亦然。

另外，当环境温度发生变化时，射频放大器PA的静态电流变化量同环境温度变化量同相。第四三极管Q4集电极和第五三极管Q5发射极两点之间的电压变化和环境温度变化量同相，这就导致VA的电压变化量同环境温度变化量同相，最终导致偏置电路输出端子B1的电压变化量与环境温度的变化量反相。因此，当环境温度升高时，射频放大器PA静态电流有升高的趋势，而如上述所述偏置电路回路有让射频放大器PA静态电流降低的趋势，从而能够让射频放大器PA的静态电流稳定在一定范围内；反之亦然。因此本发明的电路方案能在环境温度发生变化时，能进一步降低射频放大器PA静态电流的变化。

下面，请再结合参考图4，图4为现有技术与本发明的偏置电路输出电流的对比图。如图所示，当外部电压VCC2从4.5V升高到5.5V时，传统方案中射频放大器PA的静态电流从58mA变化至72mA，变化量为14mA；本发明方案中射频放大器PA的静态电流从65mA变化至66.5mA，变化量为1.5mA。很明显，在相同外部电压VCC2电变化量的情况下，本发明方案中射频放大器PA的静态电流变化量远小于传统方案，效果比较明显。因此，本发明的适用于射频放大器的偏置电路具有更强的稳定静态电流的能力，能保证整个射频放大器的稳定工作。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (2)

1.一种适用于射频放大器的偏置电路，包括第一稳压电路，所述第一稳压电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、电容及电感，所述第一三极管的发射极通过第五电阻与电感连接，且所述电感输出偏置电压至所述射频放大器；所述第二三极管的发射极通过第四电阻与所述第三电阻连接；所述第三三极管的发射极与第二电阻连接，其集电极与第六电阻的一端连接，外部一电压输入所述第六电阻的另一端；外部另一电压通过第一电阻输入所述第二三极管及第三三极管的集电极；所述电容与所述第一三极管的基极连接；其特征在于，还包括第二稳压电路，所述第二稳压电路包括第七电阻、第四三极管及第五三极管，所述第七电阻的一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第七电阻的另一端分别与第四三极管的集电极、第四三极管的基极连接；第四三极管的发射极分别与第五三极管的集电极、第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极与第三三极管的基极连接。

2.如权利要求1所述的适用于射频放大器的偏置电路，其特征在于，所述第四三极管与第五三极管均为NPN型三极管。

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