CN1750385A

CN1750385A - 大功率tdd射频功率放大器

Info

Publication number: CN1750385A
Application number: CN 200410066414
Authority: CN
Inventors: 胡嘉宾; 陈岩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-22

Abstract

本发明是应用于无线通信技术中的大功率TDD射频功率放大器，由LDMOS功率放大电路和栅压开关控制电路组成；其中栅压开关控制电路构成：单刀双置模拟开关U201的1脚接电阻R201一端，电阻R201另一端接地；单刀双置模拟开关U201的2脚接5V电源，3脚、4脚直接接地，5脚并联接电容C103的一脚，6脚并联接栅压，同时6脚并联接C201一端，另一端接地。本发明采用高速的模拟开关电路切换LDMOS的栅压，使其工作与零偏与静态电流偏置之间，从而切换放大器的工作状态，最终实现放大器的TDD模式。结果避开了漏极电压与电流的大电压与大电流开关操作，既增加了放大器的可靠性，又提高了开关切换时间。

Description

大功率TDD射频功率放大器

技术领域

本发明是应用于无线通信技术中的射频功率放大器，特别涉及微波通讯中对采用LDMOS器件的大功率TDD射频功率放大器技术的改进。

背景技术

对于目前TDD制式，基站使用的功率放大器不仅需要输出大功率，而且必须具备高速开关的功能。

对于目前市场上使用最多的PHS制式基站来说，基本上都是采用一种砷化钾GaAs功率管放大器。由于其供电电压低为12伏，其工作时的工作电流较大。另外，由于该功率管不能实行栅级零偏压工作，对于其开关的要求就要能够实现漏级大电流的高速切换工作，这样对元部件的的长期工作稳定性和使用寿命都带来负面影响。由于这种大功率的功率管很难制造且成本极高，对于采用这种功率管的大功率TDD射频放大器的实现就比较困难且价格昂贵。

现有一种新型的LDMOS功率器件，但对于采用LDMOS器件的大功率射频放大器，在TDD制式的系统中，由于未能实现工作状态的高速切换，很难满足实际指标的要求，即使采用价格昂贵的高速射频开关来实现切换，其电源利用率仍然不得提高，不能发挥TDD制式的优势。

发明内容

本发明的目的是，使用最新的LDMOS器件，用小功率的器件，实现大功率控制，最终实现TDD方式工作的微波大功率放大器。

大功率TDD射频功率放大器，其特征在于，由LDMOS功率放大电路和栅压开关控制电路组成；

其中栅压开关控制电路构成：单刀双置模拟开关U201的1脚接电阻R201一端，电阻R201另一端接地；单刀双置模拟开关U201的2脚接5V电源，3脚、4脚直接接地，5脚并联接电容C103的一脚，6脚并联接栅压，同时6脚并联接C201一端，另一端接地。

LDMOS功率放大电路构成：SMA接头J1输出端接隔离器ISO101的输入端，另一端接地；隔离器输出端接电容C101的1管脚，电容C101的2管脚输出端接横向扩散金属氧化物半导体LDMOS放大管Q101的输入栅极，放大管输出端接电容C107的1脚，电容C107的2脚接隔离器ISO102的输入端，由隔离器的输出端连接到SMA接头J2输入端；同时，漏极电压Vd经三个并联电容C104、C105、C106接放大管Q101的输出端，放大管Q101的输出端接到电容C107的1脚；来自栅压开关控制电路的电压经两个并联电容C102、C103一端接电阻R101一端，电阻R101另一端接放大管Q101的输入端。

本发明针对LDMOS的栅压控制原理，采用高速的模拟开关电路切换LDMOS的栅压，使其工作于零偏与静态电流偏置之间，从而切换放大器的工作状态，最终实现放大器的TDD模式。结果避开了漏极电压与电流的大电压与大电流开关操作，既增加了放大器的可靠性，又提高了开关切换时间。本发明用来高速切换LDMOS器件的工作状态，既实现系统的双工工作，又大大提高了放大器及系统的电源利用效率。

由于采用正偏压控制的LDMOS器件，免除了GaAs器件必须的负电压，简化了系统对电源的要求。由于采用控制小电压与零电流的栅极控制电路代替了控制大电压与大电流的漏极控制电路，降低了对元件的要求，同时提高了产品可靠性和寿命。并且用LDMOS放大器替代了GaAs放大器，既能实现大功率的TDD制式放大器，又大大降低了产品的成本，极大地提高了产品的市场竞争力。PHS基站增强放大器，采用本发明大功率LDMOS器件，既实现了功率的接续放大，又实现了实时的功率切换，可在目前的无线通信市场中获得了广泛的应用。

附图说明

附图1是本发明工作原理示意图。

附图2是本发明电路原理图。

具体实施方式

本发明全部采用现有的器件，有机地将数字与模拟电路、低频与高频电路结合起来，巧妙地利用各种器件的特性，组合实现了新颖、实用、可靠、低成本的LDMOS大功率TDD射频放大器。

见附图1、2：

图中，基本的LDMOS功率放大电路构成：

J1(SMA接头)为信号输入端口，J2(SMA接头)为信号输出端口，

ISO101(隔离器)为输入隔离器，ISO102(隔离器)为输出隔离器，

Q101为LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)放大管，

C101(电容)为输入端隔直电容，C107(电容)为输出端隔直电容，

R101(电阻)、C102(电容)、C103(电容)为栅极馈电滤波电路，

C104(电容)、C105(电容)、C106(电容)为漏极馈电滤波电路。

开关控制电路构成：

C201(电容)为栅极电压滤波电容，R201(电阻)为接地电阻，防止控制端悬空。U201为单刀双置模拟开关。其中5脚为公共端且直接接栅极馈电滤波电路；4脚为选择1端，6脚为选择2端；1脚为逻辑控制端，由外加TTL电平控制。

大功率TDD射频放大器由LDMOS功率放大电路和栅压开关控制电路组成；

放大器工作原理：

输入信号经SMA接头J1输入到隔离器ISO101的输入端，并经隔离器输出到电容C101的1管脚，并由电容C101的2管脚输出到横向扩散金属氧化物半导体LDMOS放大管Q101的输入栅极，并经过放大输出到电容C107的1脚，由电容C107的2脚输出到隔离器ISO102的输入端，由隔离器的输出端连接到SMA接头J2；同时，三个并联电容C104、C105、C106滤波为LDMOS的漏极提供电源，并接到电容C107的1脚；两个并联电容C102、C103滤波，再串联经电阻R101连接到电容C10的2脚上，也即放大管Q101的输入栅极上。

开关切换原理：

开关信号(On/Off)接U201单刀双置模拟开关的1脚。当U201的单刀双置模拟开关1端输入控制电平为“0”时，其5脚公共端连通选择1端4脚，而选择1端4脚直接接地，这样，因为单刀双置模拟开关5脚直接接栅极馈电滤波电路的电容C103，这样输出到栅极的电压就为零，LDMOS管就被关断；当单刀双置模拟开关U201的1端输入控制电平为“1”时，其5脚公共端连通选择2端6脚，而选择2端6脚直接接栅极偏压Vg，这样，输出到栅极的电压就为正常要求的偏置电压，横向扩散金属氧化物半导体放大管LDMOS管处于打开状态。

为减少开关切换时间，增加开关速度，电容C103的电容值≤0.01μ，电容C201的电容值≥10μ。将电容C103的电容值取得较小，这样就减少了电容充放电的时间，但为了防止低频自激，将电容C201的电容值取得较大，这样就滤除了低频干扰信号。当开关处于“1”状态时，实际上由于ADG719BRT接通时的电阻很小，电容C103与电容C202是直接并接在一起。

当开关处于“0”状态时，由于放大管LDMOS处于关闭状态，几乎不消耗电源，大大提高了电源利用效率。

实验结果表明，开关的实际切换时间小于1微秒，足以满足实际需求。当无输入信号时，电源仅仅需要提供极小的部分给数字控制电路工作。

Claims

1、一种大功率TDD射频功率放大器，其特征在于，由LDMOS功率放大电路和栅压开关控制电路组成；

2、按照权利要求1所述的大功率TDD射频功率放大器，其特征在于，LDMOS功率放大电路构成：SMA接头J1输出端接隔离器ISO101的输入端，另一端接地；隔离器输出端接电容C101的1管脚，电容C101的2管脚输出端接横向扩散金属氧化物半导体LDMOS放大管Q101的输入栅极，放大管输出端接电容C107的1脚，电容C107的2脚接隔离器ISO102的输入端，由隔离器的输出端连接到SMA接头J2输入端；三个并联电容C104、C105、C106接放大管Q101的输出端，放大管Q101的输出端接到电容C107的1脚；两个并联电容C102、C103一端接电阻R101一端，电阻R101另一端接放大管Q101的输入端。

3、按照权利要求1所述的大功率TDD射频功率放大器，其特征在于，电容C103的电容值≤0.01μ，电容C201的电容值≥10μ。