CN201303314Y - Ab类ldmos线性功率放大器的效率调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种AB类LDMOS线性功率放大器的效率调整装置包括：耦合器，连接至载频输入端，用于对输入其中的载频信号进行功率耦合并输出得到的耦合信号；检波器，连接至耦合器，用于将耦合器输出的耦合信号转换为电压信号并输出电压信号；栅极偏置电路，连接至检波器，用于对检波器输出的电压信号进行电压调整，并将调整后的电压信号输出到LDMOS功率晶体管的栅极，其中，LDMOS的栅极连接至载频输入端。本实用新型通过耦合器、检波器、和栅极偏置电路来调整LDMOS功率晶体管的栅极电压，能够有效改变LDMOS功率晶体管的静态工作点，从而以低成本、简单易行的方式有效提高了LDMOS功率晶体管的大的工作效率。

Description

AB类LDMOS线性功率放大器的效率调整装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，并且特别地，涉及一种AB类侧面扩散金属氧化物半导体(Laterally Diffused Metal OxideSemiconductor，LDMOS)线性功率放大器的效率调整装置。

背景技术

目前，LDMOS功率晶体管凭借其高线性、高增益及高效率等优点而在多载频线性功率放大器中被广泛采用。

通常，效率是描述线性功率放大器的一个重要的指标。在各种类型的LDMOS功率晶体管中，AB类LDMOS功率放大器效率的大小除了与功率回退、阻抗匹配有关外，还受LDMOS功率晶体管的静态工作点的影响也很大。在一定功率回退的情况下，对应放大器的最小三阶交调值通常有一个最佳静态工作点。对于目前常见的A类、B类和AB类的放大器，其区别仅在于静态工作点的选择不同。

在实际应用中，针对大功率线性功放的AB类的放大器，总是希望在保证其指标要求的前提下，降低成本并且提高其效率。通常的做法是改变功放的状态，使其尽量偏向于B类，这是因为B类放大器的效率会高于AB类放大器。目前，已经提出了能够提高AB类LDMOS线性功率放大器的效率的技术，例如，Doherty技术，但是目前提出的技术为了达到提高放大器效率这一目的所需要的成本很高，设计和调试复杂，难以实现。目前，尚未提出能够以低成本为代价实现提高放大器效率的目的的技术方案。

实用新型内容

考虑到相关技术中提高放大器效率的技术成本高、设计和调试复杂、难以实现的问题而做出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种AB类侧面扩散金属氧化物半导体线性功率放大器的效率调整装置。

根据本实用新型的AB类侧面扩散金属氧化物半导体线性功率放大器的效率调整装置包括：

耦合器，连接至载频输入端，用于对输入其中的载频信号进行功率耦合并输出得到的耦合信号；

检波器，连接至耦合器，用于将耦合器输出的耦合信号转换为电压信号并输出电压信号；

栅极偏置电路，连接至检波器，用于对检波器输出的电压信号进行电压调整，并将调整后的电压信号输出到侧面扩散金属氧化物半导体功率晶体管的栅极，其中，侧面扩散金属氧化物半导体的栅极连接至载频输入端。

可选地，耦合器可以为电阻直接耦合器。

可选地，耦合器可以为定向耦合器。

可选地，检波器可以为包络检波管。

可选地，检波器可以为均方根检波管。

借助本实用新型的上述技术方案，通过耦合器、检波器、和栅极偏置电路来调整侧面扩散金属氧化物半导体功率晶体管的栅极电压，能够有效改变侧面扩散金属氧化物半导体功率晶体管的静态工作点，从而以低成本、简单易行的方式有效提高了侧面扩散金属氧化物半导体功率晶体管的大的工作效率，解决了相关技术中提高放大器效率的技术成本高、设计和调试复杂、难以实现的问题；并且本实用新型可以广泛的应用在AB类多载频线性功放中，具有良好的适用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的AB类侧面扩散金属氧化物半导体线性功率放大器的效率调整装置的框图；

图2是根据本实用新型的N沟道增强型侧面扩散金属氧化物半导体功率放大器在不同的静态工作点增益随输出功率大小的曲线示意图。

具体实施方式

功能概述

针对相关技术中提高放大器效率的技术成本高、设计和调试复杂、难以实现的问题而做出本实用新型，本实用新型在LDMOS功率晶体管的栅极设置了栅极偏置电路，这样在应用时就能够通过栅极偏置电路改变LDMOS功率晶体管的栅极电压，从而改变功率晶体管的静态工作点，改进功率晶体管的效率。

如图1所示，根据本实用新型的AB类LDMOS线性功率放大器的效率调整装置由以下几部分组成：耦合器101、检波器102、栅极偏置电路103、以及LDMOS功率晶体管104，如图1所示。其中，耦合器101用可调电容或固定电容实现；检波器102为普通的微波二极管检波器；栅极偏置电路103为阻容网络，用于实现滤波和调整栅极电压的功能。

在图1所示的装置中，载频输入信号经LDMOS功率晶体管104放大后输出。同时，载频输入信号经耦合器101耦合后送至检波器102；然后由检波器102对耦合器101输出的耦合信号进行转换，得到电压信号，并将该电压信号输出至栅极偏置电路103；栅极偏置电路103连接到LDMOS功率晶体管的栅极，接收检波器102输出的电压信号，并实现对LDMOS功率晶体管104的栅极电压的调整，同时栅极偏置电路103还接收预定的偏置电压。

下面将描述图1所示的AB类LDMOS线性功率放大器的效率调整装置对LDMOS功率晶体管的效率的调整方式。

图2是典型的N沟道增强型LDMOS功率放大器在不同的静态工作点增益随输出功率大小变化的曲线。其中，Po为功率放大器的额定输出功率，假设Id2为最小三阶交调所对应的静态工作电流，图2中的Id1＞Id2＞Id3＞Id4。可以看出，为了保证功放效率最高，希望静态工作点趋近于Id4，但是实际上在此静态工作点上功率放大器的三阶交调最大；另外，为了保证功放在额定输出功率Po时的三阶交调最小，还希望此时的静态工作点趋近于Id2，所以，此时可以采用取折衷的办法，即，让功放工作在Id2至Id4之间。

基于图1所示的装置，为了让功放工作在Id2至Id4之间，可以采取以下调整方式：在功放小信号输入时，调整偏置电路103(相当于调整栅极电压，在具体电路中一般通过电位器调整)使得静态工作电流为Id2(该电流数值一般由厂家提供，或由实验测得)，随着输入信号的增大，检波器102的输出将随之变化，栅极电压因而随之改变，这样就使得工作点随信号的增大发生了变化。

其中，在功放小信号输入或无信号输入时，经耦合器耦合的信号也很小，因此检波器102输出电压为很小，调整偏置电路103使得静态工作电流为Id1，图1中的检波器102为负压检波方式，所以，随着输入信号的增大，检波器将输出一个绝对值高的负电压，使得LDMOS功率晶体管104的栅极电压越来越低，从而使静态工作点逐渐下移，此时在AB类工作的晶体管向B类靠近，效率提高。

这样，通过选择合适的耦合量及栅极电压就能实现信号由小变大时功放管的静态工作点由Id2向Id4靠近，这样就有效地提高了功放的效率。

优选地，在实际电路设计中，根据输入功率的大小，耦合器可选择电阻直接耦合或定向耦合器；根据输入波形的情况，检波器可选择包络检波管或均方根检波管。当然，根据具体的应用场景还可以通过其它方式实现本实用新型所涉及的器件，这里不再一一列举。

这里所列举的使功放管的静态工作点由Id2向Id4靠近仅是一个具体的实例，并不用于限定本实用新型，在应用中可以根据实际需要将功放管的静态工作点改变至其它任意位置从而控制功放管的效率。

综上所述，通过本实用新型的上述技术方案，通过耦合器、检波器、和栅极偏置电路来调整LDMOS功率晶体管的栅极电压，能够有效改变LDMOS功率晶体管的静态工作点，从而以低成本、简单易行的方式有效提高了LDMOS功率晶体管的大的工作效率，解决了相关技术中提高放大器效率的技术成本高、设计和调试复杂、难以实现的问题；并且本实用新型可以广泛的应用在AB类多载频线性功放中，具有良好的适用性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种AB类侧面扩散金属氧化物半导体线性功率放大器的效率调整装置，其特征在于，包括：

耦合器，连接至载频输入端，用于对输入其中的载频信号进行功率耦合并输出得到的耦合信号；

检波器，连接至所述耦合器，用于将所述耦合器输出的所述耦合信号转换为电压信号并输出所述电压信号；

栅极偏置电路，连接至所述检波器，用于对所述检波器输出的所述电压信号进行电压调整，并将调整后的所述电压信号输出到侧面扩散金属氧化物半导体功率晶体管的栅极，其中，所述侧面扩散金属氧化物半导体的所述栅极连接至所述载频输入端。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耦合器为电阻直接耦合器。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述耦合器为定向耦合器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检波器为包络检波管。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检波器为均方根检波管。

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