CN202424627U - 射频功率放大器的栅压温度补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及射频功率放大器的栅压温度补偿电路。所述补偿电路包括依次连接成一回路的射频开关(1)、功率放大器(2)、电流检测部分(6)和微控制器(5)。微控制器与温度检测部分(4)连接，根据射频功率放大器的温度对射频功率放大器进行栅压温度补偿。本方案的补偿方法是栅压硬件补偿方法和栅压软件修正补偿方法的结合，能够实时检测所述射频功率放大器的实时温度，根据所述实时温度查找对应的温度段的修正栅压值，并将所述修正栅压值输出给所述射频功率放大器的栅极。实施本实用新型可以保证根据不同温度输出对应的栅压值，提供稳定的偏置电流，提高功放的射频性能指标。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及功率放大器技术，尤其涉及提供稳定偏置电流的射频功率放大器栅压温度补偿电路与方法。
【背景技术】
随着无线通信技术的迅猛发展，系统对射频功率放大器线性的要求越来越高。放大器件在不同温度时的静态工作点会发生漂移，使得功放线性发生变化，从而影响射频指标。对于功放栅压，不同的栅极电压可以得到不同的静态工作电流。因此，为了保证射频功率放大器在不同温度下的性能参数，需要对功放放大器提供稳定的偏置电流。
一种传统的栅压温度补偿方法是硬件补偿方法，硬件补偿方法主要利用热敏电阻的特性、二极管、三极管的温度特性来控制功放栅压，从而补偿静态工作电流随温度的变化，改善功放的线性度。其优点是电路原理简单，易实现；缺点是补偿精度低，会出现过补偿或者欠补偿，生产一致性差，使得功放工作不稳定。
【发明内容】
本实用新型的一个目的是提供射频功率放大器的栅压温度补偿电路，所述电路包括射频开关、栅压调节部分、温度检测部分、微控制器和电流检测部分。其中，所述射频开关依次连接所述射频功率放大器、电流检测部分、微控制器构成一回路；所述栅压调节部分包括硬件补偿模块和修正补偿模块；所述温度检测部分与所述微控制器连接，所述微控制器根据所述射频功率放大器的温度对所述射频功率放大器进行栅压温度补偿。
作为一种优选方案，所述射频开关的插入损耗为0.3～0.7分贝，隔离度为42～48分贝，回波损耗为23～27分贝。
作为一种优选方案，所述射频功率放大器为A类或AB类放大器。
作为一种优选方案，所述栅压调节部分包括电位器，用于调节所述硬件补偿模块和修正补偿模块的输出。
作为一种优选方案，所述温度检测部分包括模拟温度传感器。
作为一种优选方案，所述微控制器为8位单片机。
基于本实用新型的栅压温度补偿电路的栅压温度补偿方法包括：存储预设温度段的修正栅压值，所述修正栅压值使所述射频功率放大器在对应温度下的静态工作电流与其目标值的差距在预设阈值内；实时检测所述射频功率放大器的实时温度，根据所述实时温度查找对应的温度段的修正栅压值，并将所述修正栅压值输出给所述射频功率放大器的栅极。
作为一种优选方案，存储预设温度段的修正栅压值的方法是：接通射频功率放大器的电源，使所述射频功率放大器处于静态工作状态；打开射频开关，通过微控制器输出栅压值到所述射频功率放大器的栅极，使所述射频功率放大器具有预设的线性度；根据所述射频功率射频功率放大器的温度值，通过比较法计算修正补偿相应的栅压值，并存储。
作为一种优选方案，所述的温度段是-30℃～-20℃，-20℃～-10℃，-10℃～-0℃，-0℃～10℃，10℃～20℃，20℃～30℃，30℃～40℃，40℃～50℃，50℃～60℃，60℃～70℃，70℃～80℃，80℃～90℃。
本实用新型结合了硬件补偿和软件修正，可以保证根据不同温度输出对应的栅压值，提供稳定的偏置电流，提高功放的射频性能指标。
【附图说明】
图1为本实用新型提供的功放栅压电路的原理图；
图2为图1所示功放栅压电路的射频开关的示意框图；
图3为图1所示功放栅压电路的示意框图；
图4为图1所示功放栅压电路的温度检测部分的示意框图；
图5为图1所示功放栅压电路的电流检测部分的示意框图；
图6为图1所示功放栅压电路的流程图。
【具体实施方式】
参考图1，射频功率放大器2对信号进行放大。本实用新型提供的功放栅压电路提供偏置电流，以调节射频功率放大器2的栅压。该功放栅压电路包括射频开关1、用于调节射频功率放大器2的栅压调节部分3、用于检测射频功率放大器2温度的温度检测部分4、用于检测射频功率放大器2的漏极电流值的电流检测部分6、以及微控制器5。所述微控制器5连接射频开关1、栅压调节部分3、温度检测部分4以及电流检测部分6。，栅压调节部分3包括硬件补偿模块和修正补偿模块，修正补偿模块与温度检测部分4、电流检测部分6连接，根据射频功率放大器2的温度、漏极电流值对射频功率放大器2的栅压进行修正补偿。
参考图2，本实例中，射频开关1是控制射频信号输入开关。HMC284的插入损耗大约为0.5dB，隔离度大约为45dB，回波损耗大约为25dB，P1dB值大约为20dBm。微控制器5输出高低电平作为开关。高电平射频信号打开，低电平射频信号关闭。
参考图3，栅压调节部分包括栅压硬件补偿模块和栅压修正补偿模块，用于调节射频功率放大器的栅极电压。微控制器5通过AD5314输出电压值，并经电位器3266W调节后输出给射频功率放大器2的栅极。电位器一端串联二极管BAS16，达到栅压硬件补偿功能。射频功率放大器2的栅压值可以通过软件配置终端和电位器3266W两种方法进行调节，方便调试。
温度对二极管的性能有一定的影响，温度降低时，二极管正向压降升高；温度升高时，二极管正向压降降低。而射频功率放大器2在温度降低时，静态电流变小，需要增加栅压值，使得静态电流变大。二极管在温度降低时，正向压降升高，刚好补偿了栅压值。射频功率放大器2在温度升高时，静态电流变大，需要减小栅压值，使得静态电流减小。二极管在温度升高时，正向压降降低，刚好补偿了栅压值。
参考图4，本实用新型的温度检测部分4用于实时检测射频功率放大器2的工作温度。本实例采用的模拟温度传感器TMP36，检测温度范围是-40℃～125℃，检测精度±2℃，检测比例因子10mV/℃，输出电压值范围100mV～2000mV。其所在印刷电路板的摆放位置尽量靠近射频功率放大器2，以检测较为准确的射频功率放大器温度值。模拟温度传感器TMP36检测出的电压值经过运算放大器LM2904放大，输入到微控制器5。
参考图5，电流检测部分6用于实时检测射频功率放大器2的漏极电流。电流并联监视器INA138是高侧，单向测量电流并联监视器。电流并联监视器INA138检测出的电压值经过运算放大器LM2904放大，输入到微控制器5。
本实例的调节射频功率放大器2的栅压的过程如图6所示，包括：
1、射频功率放大器2接通电源后，射频功率放大器2处于静态工作状态。通过软件配置终端和电位器调节射频功率放大器2的栅压值，使得静态电流符合功放管供应商提供的经验值。
2、在常温条件下，打开射频开关1，通过软件配置终端和电位器调试设定射频功率放大器2的栅压值，使得射频功率放大器2具有较好的线性指标。关闭射频开关1，存储此时射频功率放大器2的栅压值。电流检测6检测此时射频功率放大器2的漏极电流值。温度检测4检测此时射频功率放大器2温度。微控制器5设定这个温度下的静态工作电流值为目标值。
3、在温度范围-30℃～90℃，按照每10℃划分温度段，微控制器5运用软件比较法修正补偿相应的栅压值，以满足不同温度段，射频功率放大器2的静态工作电流与目标值保持一致。同时存储该温度段相应的射频功率放大器2栅压修正补偿值。完成软件修正补偿设置。
本实例中，温度段是-30℃～-20℃，-20℃～-10℃，-10℃～-0℃，-0℃～10℃，10℃～20℃，20℃～30℃，30℃～40℃，40℃～50℃，50℃～60℃，60℃～70℃，70℃～80℃，80℃～90℃。
在不同温度段，微控制器5运用软件比较法修正栅压值，以满足功放管的静态工作电流与目标值保持一致。以工作环境的常温作为初始温度，以常温时射频功率放大器2的栅压值为初始栅极电压，以常温时射频功率放大器2的静态工作电流值为目标值。实时采样射频功率放大器2的温度，当在某个温度段时，增加(降低)栅压值，以10mV为步进，实时采样静态工作电流，与目标值比较，当与目标值的偏差在误差允许范围内，完成比较，将存储此时温度段的射频功率放大器2栅压修正补偿值。
所述的软件比较法是以工作环境的常温20℃～30℃作为初始温度，以常温时射频功率放大器2的栅压值为初始栅极电压VG0，以常温时射频功率放大器2的静态工作电流值为目标值IT。在某个温度段时，实时采样静态工作电流IQ1，比较IQ1与IT的大小，如果IQ1＞IT，在初始栅极电压VG0基础上降低栅压值，以10mV为步进；第二次实时采样静态工作电流IQ2，比较IQ2与IT的大小，如果IQ1＞IT，第二次在初始栅极电压VG0基础上降低栅压值，以10mV为步进；......第N次实时采样静态工作电流IQN，比较IQN与IT的大小，当与目标值的偏差在误差允许范围内，完成比较，将存储此时温度段的射频功率放大器2栅压修正补偿值-10*(N-1)mV。反之，如果IQ1＜IT，经过N次比较后，则存储该温度段的射频功率放大器2栅压修正补偿值10*(N-1)mV。
此处需要说明的是采用硬件补偿时，会出现欠补偿和过补偿。当硬件补偿出现欠补偿时，射频功率放大器2的静态工作电流随工作温度的升高而升高，软件修正补偿栅压值为负。当硬件补偿出现过补偿时，射频功率放大器2的静态工作电流随工作温度的升高而降低，软件修正补偿栅压值为正。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.射频功率放大器的栅压温度补偿电路，包括射频开关(1)、栅压调节部分(3)、温度检测部分(4)、微控制器(5)和电流检测部分(6)，其特征在于：
所述射频开关(1)依次连接所述射频功率放大器、电流检测部分(6)、微控制器(5)并构成一回路；
所述栅压调节部分(3)包括硬件补偿模块和软件修正补偿模块；
所述温度检测部分(4)与所述微控制器(5)连接，所述微控制器(5)根据所述射频功率放大器的温度对所述射频功率放大器进行栅压温度补偿。
2.根据权利要求1所述的栅压温度补偿电路，其特征在于，所述射频开关(1)的插入损耗为0.3～0.7分贝，隔离度为42～48分贝，回波损耗为23～27分贝。
3.根据权利要求1所述的栅压温度补偿电路，其特征在于，所述射频功率放大器为A类或AB类放大器。
4.根据权利要求1所述的栅压温度补偿电路，其特征在于，所述栅压调节部分(3)包括电位器，用于调节所述硬件补偿模块和修正补偿模块的输出。
5.根据权利要求1所述的栅压温度补偿电路，其特征在于，所述温度检测部分(4)包括模拟温度传感器。
6.根据权利要求1所述的栅压温度补偿电路，其特征在于，所述微控制器为8位单片机。
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