CN216721284U - 一种具备温度补偿功能的功率放大器模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种具备温度补偿功能的功率放大器模块，包括射频链路、功率检测电路和具备温度补偿功能的控制电路；射频链路用于输出符合设计要求功率的射频信号；功率检测电路与射频链路输出端连接，用于将射频链路输出的射频信号转换为电压信号；具备温度补偿功能的控制电路一端与功率检测电路连接，另一端与射频链路连接，用于为射频链路提供控制电压。本实用新型中的功率放大器模块与现有技术相比，通过对控制电路参考输入电压的补偿，实现对功率检测电路和功率放大器的温度补偿，从而保证功率放大器模块输出功率的恒定，减小因输出功率增加带来的额外功耗；同时，无需增加数字控制电路，具有结构简单，易于实现的特点，同时可靠性高，可批量生产复制。
Description
技术领域
本实用新型涉及高频功率放大器技术领域，尤其涉及一种具备温度补偿功能的功率放大器模块。
背景技术
功率放大器是无线通信领域的关键单元，其主要用于高频发射信号放大。在高低温环境下输出功率和效率是功率放大器模块的重要考量指标。功率放大器器件在高低温下载流能力存在差异，导致其输出功率会存在一定变化，为保持输出功率的恒定，一般采用功率自动闭环控制的方式实现。对于具备自动功率控制的功率放大器模块而言，其输出功率检测电路会随温度出现漂移，一般高频功率检测电路会存在±1dB的温度漂移误差，从而导致功率放大器模块输出功率也会存在±1dB的误差，功率放大器模块输出功率越大，功率检测电路的温度漂移对功耗的影响约严重。
目前功放模块的温度补偿主要采用数字控制芯片实现，在数字上对功率检测电路的误差进行补偿校准，但对于外置的功放模块而言，数字控制电路增加了系统的复杂度，同时意味着功耗的增加以及可靠性的降低，尤其在航天通信产品应用上数字控制芯片受辐射影响容易出现单粒子翻转而失效。如何保证功率放大器模块的温度稳定性同时不降低模块的可靠性是目前技术的难点。
实用新型内容
本实用新型提供了一种具备温度补偿功能的功率放大器模块，其特征在于，所述功率放大器模块包括射频链路、功率检测电路和具备温度补偿功能的控制电路；
所述射频链路用于输出符合设计要求功率的射频信号；
所述功率检测电路与所述射频链路输出端连接，用于将所述射频链路输出的射频信号转换为电压信号；
所述具备温度补偿功能的控制电路一端与所述功率检测电路连接，另一端与所述射频链路连接，用于为所述射频链路提供控制电压；
所述具备温度补偿功能的控制电路包括可调稳压电源输出电压、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、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1和第一运算放大器U1；
所述可调稳压电源输出电压与第一电阻R1连接，所述第一电阻R1与所述第一二极管D1并联后与所述第二电阻R2串联，所述第二二极管D2与所述第三电阻R3并联后与所述第四电阻R4串联，所述第二电阻R2再与所述第二二极管D2的阳极串联分压输出控制电路参考电压Vreg，所述控制电路参考电压Vreg输入所述第一运算放大器U1的正端，所述第一运算放大器U1的负端接检测电路输出；所述第一电容C1与第五电阻R5串联，两端分别接第一运算放大器U1的负端和输出端。
更进一步地，所述射频链路包括依次连接的压控衰减器、第一功率放大器和第二功率放大器；
所述压控衰减器与所述具备温度补偿功能的控制电路连接，用于通过调节控制电压控制衰减值的大小，实现对射频链路增益的控制；
所述第一功率放大器用于为所述第二功率放大器提高驱动功率；
所述第二功率放大器输出所述符合设计要求功率的射频信号，并与所述功率检测电路连接。
更进一步地，所述第一功率放大器和第二功率放大器选用GaAs器件或GaN器件。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型中的功率放大器模块与现有技术相比，通过对控制电路参考输入电压的补偿，实现对功率检测电路的温度补偿，从而保证功率放大器模块输出功率的恒定，同时减小因输出功率增加带来的额外功耗。本实用新型无需增加低可靠性的数字控制电路，具有结构简单，易于实现的特点，同时可靠性高，可批量生产复制。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种具备温度补偿功能的功率放大器模块的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种具备温度补偿功能的功率放大器模块中具备温度补偿功能的控制电路的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-2，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
如附图1所示，本实用新型提供了一种具备温度补偿功能的功率放大器模块，该功率放大器模块包括射频链路、功率检测电路、具备温度补偿功能的控制电路。
射频链路由压控衰减器、第一功率放大器和第二功率放大器依次连接组成。
压控衰减器可通过调节其控制电压控制衰减值的大小，实现对射频链路增益的控制。优选的，在一种实施例中，压控衰减器选用Qorvo公司的RFSA2113，其工作频率为20MHz至18GHz，通过调整其控制电压改变衰减值，可实现30dB的增益调整范围。
第一功率放大器和第二功率放大器可根据实际应用选用GaAs器件或GaN器件，同时不限于GaAs和GaN器件，第一功率放大器为第二功率放大器提高驱动功率，保证第二功率放大器输入功率要求，同时不限于两级功率放大器，为满足所需设计要求的功率要求可调整功率放大器级联数量以及所选型的增益。优选的，在一种实施例中，第一功率放大器选用SUMITOMO ELECTRIC公司的EMM5074，最大输出33dBm，第二功率放大器选用SUMITOMOELECTRIC公司ELM6472-7PS，最大输出39.5dBm。
功率检测电路的输入端与第二功率放大器输出端连接，用于将耦合得到的功率放大器输出的射频信号转换为电压信号，实现对功率的检测。优选的，在一种实施例中，功率检测电路芯片选用ADI公司的对数检波器AD8319，其工作频段1MHz到10GHz，可实现40dB的检测范围，其根据检测信号的强弱输出不同检测电压。
如附图2所示，具备温度补偿功能的控制电路一端与功率检测电路连接，另一端与压控衰减器连接，用于为压控衰减器提供控制电压，其具备温度补偿功能，可根据温度环境调整参考电压大小。具备温度补偿功能的控制电路包括可调稳压电源输出电压、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、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1和第一运算放大器U1。其中，可调稳压电源输出电压与第一电阻R1连接，第一电阻R1与第一二极管D1并联后与第二电阻R2串联，第二二极管D2与第三电阻R3并联后与第四电阻R4串联，第二电阻R2再与第二二极管D2的阳极串联分压输出控制电路参考电压Vreg，再接第一运算放大器U1的正端，第一运算放大器U1的负端功率检测电路输出；第一电容C1与第五电阻R5串联，两端分别接第一运算放大器U1的负端和输出端，组成积分运算器，积分运算器输出连接压控衰减器控制端，利用二极管导通电压在温度变化时的变化特性，实现对控制参考电压Vref的调整，补偿功率检测电路在不同温度下的偏差，从而实现对功率放大器模块输出功率的稳定控制。
本实用新型中的功率检测电路检测功率放大器模块输出功率，转换为电压信号输入至具备温度补偿功能的控制电路，控制压控衰减器的衰减值，实现功率放大器模块输出功率的稳定输出。其中，在不同温度条件下，功率检测电路的输出电压会存在差异，通过具备温度补偿功能的控制电路对功率检测电路输出的电压就行温度补偿，从而保证功率放大器模块输出功率在不同温度条件下均处于恒定状态。
本实用新型中的功率检测电路检测某一固定功率的输出电压随温度升高而降低时，具备温度补偿功能的控制电路的第一电阻R1不焊接，第二二极管D2不焊接，第三电阻R3焊接0Ω，第一二极管D1的导通电压随着温度升高而升高，从而Vreg电压值减小，通过积分运算电路后输出控制电压，增加压控衰减器的衰减值，功率检测电路输出的电压Vcpl等于Vreg电压值后维持稳定。温度补偿输出参考电压
其中，VD为二极管常温压降，可以通过可调稳压电源输出电压的Vc电压值和第二电阻R2、第四电阻R4可以实现对补偿电压的大小进行调整。当环境温度发生变化时，第二二极管导通压降变化△V，控制电路参考电压Vref变化
若所补偿的电压不足以补偿功率检测电路的检测误差则第一二极管D2可以采用多个二极管串联组成，增加△V，通过对参考电压Vref的补偿，实现功率放大器模块输出的功率符合设计要求，避免在温度变化时输出功率超出或者低于设计要求的情况，同时优化了功率放大器模块的功耗。
本实用新型中的功率检测电路检测某一固定功率的输出电压随温度升高而升高时，具备温度补偿功能的控制电路的第一电阻R1焊接0Ω，第一二极管D1不焊接，第三电阻R3不焊接，第二二极管D2的导通电压随着温度升高而升高，从而Vreg电压值增大，通过积分运算电路后输出控制电压，增加压控衰减器的衰减值，功率检测电路输出的电压Vcpl等于控制电路参考电压Vreg电压值后维持稳定。温度补偿输出参考电压
其中，VD为二极管常温压降，可以通过调整可调稳压电源输出电压的Vc电压值和第二电阻R2、第四电阻R4可以实现对补偿电压的大小进行调整。当环境温度发生变化时，第二二极管导通压降变化△V，控制电路参考电压Vref变化
若所补偿的电压不足以补偿功率检测电路的检测误差则第二二极管D2可以采用多个二极管串联组成，增加△V，通过对参考电压Vref的补偿，实现功率放大器模块输出的功率符合设计要求，避免在温度变化时输出功率超出或者低于设计要求的情况，同时优化了功率放大器模块的功耗。
实施例一，功率放大器模块输出固定功率39dBm，常温下功率检测电路输出对应的检测电压为1.50V，在65℃的工作温度下，该功率检测电路输出电压较常温减小0.05V，所用的二极管常温导通压降为0.2V，在65℃时导通压降增加△V＝0.1V。具备温度补偿功能的控制电路的第一电阻R1不焊接，第二二极管D2不焊接，第三电阻R3焊接0Ω，第四电阻R4设置为1KΩ。功率检测电路输出电压减小0.05V，则参考电压Vref需要同样减小0.05V，根据公式
得到所需要的第一电阻R2的值为1KΩ，进而根据公式
得到所需要的可调稳压电源输出Vc的值为3.2V，从而实现在65℃下功率放大器模块输出的功率维持在39dBm的要求，解决了因功率检测电路输出电压的温度差异导致功率放大器模块输出的功率变大而增大功率放大器模块功耗的问题。
实施例二，功率放大器模块输出固定功率39dBm，常温下功率检测电路输出对应的检测电压为1.50V，在65℃的工作温度下，该功率检测电路输出电压较常温增加0.05V，所用的二极管常温导通压降为0.2V，在65℃时导通压降增加△V＝0.1V。具备温度补偿功能的控制电路的第一电阻R1焊接0Ω，第一二极管D1不焊接，第三电阻R3不焊接，第四电阻R4设置为1KΩ。功率检测电路输出电压减小0.05V，则参考电压Vref需要同样减小0.05V，根据公式
得到所需要的第二电阻R2的值为1KΩ，进而根据公式
得到所需要的可调稳压电源输出Vc的值为3.4V，从而实现在65℃下功率放大器模块输出的功率维持在39dBm的要求。解决了因功率检测电路输出电压的温度差异导致功率放大器模块输出的功率变大而增大功率放大器模块功耗的问题。
以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提供一种具有温度补偿功能的功率放大器模块，通过对控制电路参考输入电压的补偿，实现对功率检测电路的温度补偿，从而保证功率放大器模块输出功率的恒定，有效得减小因输出功率变化带来的额外功耗。本实用新型无需增加低可靠性的数字控制电路，具有结构简单，易于实现的特点，同时可靠性高，可批量生产复制。
虽然本实用新型已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。
Claims (3)
1.一种具备温度补偿功能的功率放大器模块，其特征在于，所述功率放大器模块包括射频链路、功率检测电路和具备温度补偿功能的控制电路；
所述射频链路用于输出符合设计要求功率的射频信号；
所述功率检测电路与所述射频链路输出端连接，用于将所述射频链路输出的射频信号转换为电压信号；
所述具备温度补偿功能的控制电路一端与所述功率检测电路连接，另一端与所述射频链路连接，用于为所述射频链路提供控制电压；
所述具备温度补偿功能的控制电路包括可调稳压电源输出电压、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、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1和第一运算放大器U1；
所述可调稳压电源输出电压与第一电阻R1连接，所述第一电阻R1与所述第一二极管D1并联后与所述第二电阻R2串联，所述第二二极管D2与所述第三电阻R3并联后与所述第四电阻R4串联，所述第二电阻R2再与所述第二二极管D2的阳极串联分压输出控制电路参考电压Vreg，所述控制电路参考电压Vreg输入所述第一运算放大器U1的正端，所述第一运算放大器U1的负端接检测电路输出；所述第一电容C1与第五电阻R5串联，两端分别接第一运算放大器U1的负端和输出端。
2.根据权利要求1中所述功率放大器模块，其特征在于，所述射频链路包括依次连接的压控衰减器、第一功率放大器和第二功率放大器；
所述压控衰减器与所述具备温度补偿功能的控制电路连接，用于通过调节控制电压控制衰减值的大小，实现对射频链路增益的控制；
所述第一功率放大器用于为所述第二功率放大器提高驱动功率；
所述第二功率放大器输出所述符合设计要求功率的射频信号，并与所述功率检测电路连接。
3.根据权利要求2中所述功率放大器模块，其特征在于，所述第一功率放大器和第二功率放大器选用GaAs器件或GaN器件。
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| CN202123089843.8U CN216721284U (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 一种具备温度补偿功能的功率放大器模块 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110224679A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-10 | 山东航天电子技术研究所 | 一种具有温度补偿的自动增益控制电路 |
-
2021
- 2021-12-09 CN CN202123089843.8U patent/CN216721284U/zh active Active
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