CN218276637U - 偏置电路及功率放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种偏置电路及功率放大器。该偏置电路包括：补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，第一电压输入端被配置为接收参考信号，第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，第二信号端被配置为连接感应单元；感应单元，包括第三信号端和第四信号端，第三信号端被配置为连接偏置单元和第一信号端，第四信号端被配置为连接第二信号端；以及偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，第二电压输入端被配置为接收电源电压，第五信号端被配置为连接第一信号端和第三信号端。

Description

偏置电路及功率放大器

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种偏置电路及功率放大器。

背景技术

随着无线通信技术的发展，新的移动通信技术的实现对于射频前端模组的输出功率的要求越来越高，而越来越高的输出功率无可避免地会导致射频前端模组中的功率放大器在工作时的温度越来越高。

在实现本实用新型构思的过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：工作温度的升高会导致晶体管的开启电压和电流放大倍数降低，影响功率放大器的线性度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种偏置电路及功率放大器。

本实用新型的一个方面提供了一种偏置电路，包括：补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，上述第一电压输入端被配置为接收参考信号，上述第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，上述第二信号端被配置为连接上述感应单元，上述补偿单元被配置为基于第一环境温度，在上述第一信号端输出第一补偿信号，并被配置为基于上述参考信号，在上述第二信号端输出控制信号；感应单元，包括第三信号端和第四信号端，上述第三信号端被配置为连接上述偏置单元和上述第一信号端，上述第四信号端被配置为连接上述第二信号端，上述感应单元被配置为在接收到上述控制信号的情况下，基于第二环境温度，在上述第三信号端输出第二补偿信号；以及偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，上述第二电压输入端被配置为接收电源电压，上述第五信号端被配置为连接上述第一信号端和上述第三信号端，上述偏置单元被配置为利用上述第一补偿信号和上述第二补偿信号来处理上述电源电压，以在上述电压输出端输出偏置电压。

根据本实用新型的实施例，上述补偿单元包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，上述第一三极管，包括第一基极、第一集电极和第一发射极，上述第一基极被配置为连接上述第一信号端，并通过上述第一电阻连接上述第一电压输入端，上述第一集电极被配置为连接上述第一电压输入端，上述第一发射极被配置为通过串联的上述第二电阻和上述第三电阻接地；以及上述第二电阻和上述第三电阻的连接端被配置为连接上述第二信号端。

根据本实用新型的实施例，上述补偿单元被配置为在接收到上述参考信号的情况下，向上述第二信号端输出处于高电平状态的上述控制信号，并基于上述偏置电路的温度，调节上述第一补偿信号。

根据本实用新型的实施例，上述感应单元包括第二三极管；其中，上述第二三极管，包括第二基极、第二集电极和第二发射极，上述第二基极被配置为连接上述第四信号端，上述第二集电极被配置为连接上述第三信号端，上述第二发射极被配置为接地。

根据本实用新型的实施例，上述偏置单元的电压输出端被配置为连接目标电路；其中，上述感应单元被配置为置于上述目标电路的区域内，上述感应单元被配置为基于上述目标电路的温度，调节上述第二补偿信号。

根据本实用新型的实施例，上述偏置单元包括第三三极管、第一电容、第二电容和第一电感；其中，上述第三三极管，包括第三基极、第三集电极和第三发射极，上述第三基极被配置为连接上述第五信号端，并通过上述第一电容接地，上述第三集电极被配置为连接上述第二电压输入端，上述第三发射极被配置为通过并联的上述第二电容和上述第一电感连接上述电压输出端。

根据本实用新型的实施例，上述偏置单元的电压输出端被配置为连接功率放大器，用以为上述功率放大器建立静态工作点，其中，上述功率放大器被配置为在预设频率范围内对输入功率进行放大；其中，上述第二电容和上述第一电感被配置为具有并联谐振频率，上述第二电容和上述第一电感被配置为阻止频率与上述并联谐振频率相等的射频信号通过上述电压输出端进入上述偏置电路。

本实用新型的另一个方面提供了一种功率放大器，包括：多个驱动模块，每个上述驱动模块包括驱动级电路和级间匹配电路；功率模块，包括功率级电路和输出匹配电路；以及多个偏置电路；其中，多个上述驱动模块和上述功率模块被配置为依次串联，上述功率级电路包括与多个上述偏置电路一一对应的多个晶体管阵列；其中，上述偏置电路包括：补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，上述第一电压输入端被配置为接收参考信号，上述第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，上述第二信号端被配置为连接上述感应单元，上述补偿单元被配置为基于第一环境温度，在上述第一信号端输出第一补偿信号，并被配置为基于上述参考信号，在上述第二信号端输出控制信号；感应单元，包括第三信号端和第四信号端，上述第三信号端被配置为连接上述偏置单元和上述第一信号端，上述第四信号端被配置为连接上述第二信号端，上述感应单元被配置为在接收到上述控制信号的情况下，基于第二环境温度，在上述第三信号端输出第二补偿信号；以及偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，上述第二电压输入端被配置为接收电源电压，上述第五信号端被配置为连接上述第一信号端和上述第三信号端，上述偏置单元被配置为利用上述第一补偿信号和上述第二补偿信号来处理上述电源电压，以在上述电压输出端输出偏置电压。

根据本实用新型的实施例，上述晶体管阵列包括多个晶体管单元，每个上述晶体管单元包括第四三极管、第四电阻和第三电容；其中，上述第四三极管包括第四基极、第四集电极和第四发射极，上述第四基极被配置为通过上述第四电阻连接与上述晶体管阵列对应的上述偏置电路的电压输出端，并通过上述第三电容连接上述功率模块的输入端，上述第四集电极被配置为通过第二电感连接第三电压输入端，上述第四发射极被配置为接地。

根据本实用新型的实施例，对于相对应的上述晶体管阵列和上述偏置电路；其中，上述偏置电路的感应单元被配置为设置在上述晶体管阵列的多个上述第四三极管的中心位置；或者上述偏置电路的感应单元被配置为设置在与上述晶体管阵列的目标第四三极管相邻的位置，其中，上述目标第四三极管属于上述多个第四三极管，上述目标第四三极管在工作时的温度最高。

根据本实用新型的实施例，第二环境温度可以是与偏置单元的电压输出端连接的晶体管的工作温度，通过利用补偿单元，对偏置电路工作时导致的温度变化进行补偿，并利用感应单元来感应第二环境温度的变化，并对第二环境温度的变化进行补偿，可以使得偏置单元输出的偏置电压可以根据温度的变化而变化，从而使得偏置电压和该晶体管的静态工作点的变化趋势趋近一致，进而使得该晶体管在温度变化时也能保持其工作的线性度，所以至少部分地克服了相关技术中工作温度的升高会导致晶体管的开启电压和电流放大倍数降低，影响功率放大器的线性度的技术问题，从而有效保障了与该偏置电路连接的晶体管的工作线性度，降低了晶体管的增益在大功率下的衰减。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置电路的示意图。

图2示意性示出了根据本实用新型实施例的补偿单元的示意图。

图3示意性示出了根据本实用新型实施例的感应单元的示意图。

图4示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置单元的示意图。

图5示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置电路的电路示意图。

图6示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的示意图。

图7示意性示出了根据本实用新型实施例的晶体管单元的示意图。

图8A示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的电路示意图。

图8B示意性示出了根据本实用新型另一实施例的功率放大器的电路示意图。

图8C示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的功率增益曲线的示意图。

图8D示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器在不同信号频率下的功率增益曲线的示意图。

图9示意性示出了根据本实用新型又一实施例的功率放大器的电路示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本实用新型的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本实用新型。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。

无线网络标准IEEE 802.11自1997年首次提出以来，经历了802.11b、11a/11g、11n(Wi-Fi 4)、11ac(Wi-Fi 5)，至今已发展到第6代11ax(Wi-Fi 6)。以第6代11ax(Wi-Fi 6)5G为例，其调制方式增加到1024QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制)，并提出了将MCS10和MCS11两种高阶编码组合的编码方式，其需要160M的调制信号带宽，频率覆盖5150MHz至5925MHz。再以第5代移动通信技术的新空口(NR，New Radio)为例，其最大的调制信号带宽为100MHz或200MHz，并且支持PC2(Power Class 2)功率。以上技术标准都对功率放大器提出了更严峻的要求。

功率放大器通常由晶体管构成，而无论是异质结双极晶体管(HB T，Heterojunction Bipolar Transistor)还是双极结型晶体管(BJT，Bipolar JunctionTransistor)，其都容易受温度影响。随着带宽越来越宽，要求的输出功率越来越高，一方面，输出功率的增加，需要加大输入功率，而随着输入功率的不断增加，使晶体管的基级与发射极的直流阻抗减小，进而引起功率增益曲线在大功率时出现下榻；另一方面，输出功率的越来越高会导致功率放大器工作时温度越来越高，导致晶体管的开启电压Vbe和电流放大倍数β降低，也会带来功率增益曲线在大功率时的下榻。以上两个方面都会带来非线性，影响了功率放大器的线性度，进而难以满足当前技术标准中对于功率及带宽的要求。

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种偏置电路及功率放大器，该偏置电路可以根据温度变化自适应地调整输出的偏置电压，从而保持与该偏置电路连接的晶体管的线性度。具体地，本实用新型的实施例提供的偏置电路包括：补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，第一电压输入端被配置为接收参考信号，第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，第二信号端被配置为连接感应单元，补偿单元被配置为基于第一环境温度，在第一信号端输出第一补偿信号，并被配置为基于参考信号，在第二信号端输出控制信号；感应单元，包括第三信号端和第四信号端，第三信号端被配置为连接偏置单元和第一信号端，第四信号端被配置为连接第二信号端，感应单元被配置为在接收到控制信号的情况下，基于第二环境温度，在第三信号端输出第二补偿信号；以及偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，第二电压输入端被配置为接收电源电压，第五信号端被配置为连接第一信号端和第三信号端，偏置单元被配置为利用第一补偿信号和第二补偿信号来处理电源电压，以在电压输出端输出偏置电压。

图1示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置电路的示意图。

如图1所示，偏置电路100可以包括补偿单元110、感应单元120和偏置单元130。

根据本实用新型的实施例，补偿单元110可以包括第一电压输入端Vin1、第一信号端Vs1和第二信号端Vs2。第一电压输入端Vin1可以被配置为接收参考信号，第一信号端Vs1可以被配置为连接感应单元120和偏置单元130，第二信号端Vs2可以被配置为连接感应单元120。补偿单元110可以被配置为基于第一环境温度，在第一信号端Vs1输出第一补偿信号，并被配置为基于参考信号，在第二信号端Vs2输出控制信号。

根据本实用新型的实施例，感应单元120可以包括第三信号端Vs3和第四信号端Vs4。第三信号端Vs3可以被配置为连接偏置单元130和第一信号端Vs1，第四信号端Vs4可以被配置为连接第二信号端Vs2。感应单元120可以被配置为在接收到控制信号的情况下，基于第二环境温度，在第三信号端Vs3输出第二补偿信号。

根据本实用新型的实施例，偏置单元130可以包括第二电压输入端Vin2、电压输出端Vout和第五信号端Vs5。第二电压输入端Vin2可以被配置为接收电源电压，第五信号端Vs5可以被配置为连接第一信号端Vs1和第三信号端Vs3。偏置单元130可以被配置为利用第一补偿信号和第二补偿信号来处理电源电压，以在电压输出端Vout输出偏置电压。

根据本实用新型的实施例，第一环境温度可以指偏置电路所处区域的环境温度。

根据本实用新型的实施例，补偿单元110中可以包括对温度敏感的元器件，如各种晶体管等，该元器件可以实现对第一环境温度的感应，并根据第一环境温度的变化产生变化的电信号，该变化的电信号与原本输出的电信号相加即该第一补偿信号。

根据本实用新型的实施例，参考信号的电压值可以根据具体应用场景进行选择，例如可以为2.2V、2.5V、3V等，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，偏置单元的电压输出端可以连接各种电路或器件，以为该电路或器件提供偏置电压。相应地，第二环境温度可以指该电路或器件所处区域的环境温度。

根据本实用新型的实施例，感应单元120中可以包括对温度敏感的元器件，如各种晶体管等，该元器件可以实现对第二环境温度的感应，并根据第二环境温度的变化产生变化的电信号，该变化的电信号与原本输出的电信号相加即该第二补偿信号。

根据本实用新型的实施例，第一补偿信号和第二补偿信号可以用于调节电源电压的电压值，以实现输出的偏置电压的电压值随温度变化和反馈信号的变化而变化。

根据本实用新型的实施例，第二环境温度可以是与偏置单元的电压输出端连接的晶体管的工作温度，通过利用补偿单元，对偏置电路工作时导致的温度变化进行补偿，并利用感应单元来感应第二环境温度的变化，并对第二环境温度的变化进行补偿，可以使得偏置单元输出的偏置电压可以根据温度的变化而变化，从而使得偏置电压和该晶体管的静态工作点的变化趋势趋近一致，进而使得该晶体管在温度变化时也能保持其工作的线性度，所以至少部分地克服了相关技术中工作温度的升高会导致晶体管的开启电压和电流放大倍数降低，影响功率放大器的线性度的技术问题，从而有效保障了与该偏置电路连接的晶体管的工作线性度，降低了晶体管的增益在大功率下的衰减。

下面参考图2～图5，结合具体实施例对图1所示的偏置电路做进一步说明。

图2示意性示出了根据本实用新型实施例的补偿单元的示意图。

如图2所示，补偿单元110可以包括第一三极管Q1第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3。

根据本实用新型的实施例，第一三极管Q1可以包括第一基极、第一集电极和第一发射极。第一基极可以被配置为连接第一信号端Vs1，并通过第一电阻R1连接第一电压输入端Vin1，第一集电极可以被配置为连接第一电压输入端Vin1，第一发射极可以被配置为通过串联的第二电阻R2和第三电阻R3接地。

根据本实用新型的实施例，第二电阻R2和第三电阻R3的连接端可以被配置为连接第二信号端Vs2。

根据本实用新型的实施例，第一三极管Q1可以是任意型号的NPN型三极管，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3可以是单个电阻，也可以是由多个电阻进行串联或并联形成的电阻组，在此不作限定。第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3可以是任意类型的固定电阻器，例如可以是贴片电阻、碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等，也可以是任意类型的可变电阻器，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，补偿单元110可以被配置为子接收到参考信号的情况下，向第二信号端Vs2输出处于高电平状态的控制信号。具体地，当有参考信号输入时，第一三极管Q1处于导通状态，第二电阻R2和第三电阻R3构成分压电路，第二信号端Vs2的输出电压，即该控制信号，即为第三电阻R3对参考信号的分压。

根据本实用新型的实施例，补偿单元110可以被配置为基于第一三极管Q1的温度，调节第一补偿信号。具体地，在第一三极管Q1持续工作时，第一三极管Q1的温度会发生变化，其管压降也会相应地发生变化，由于从第一电压输入端Vin1输入的参考信号保持不变，因此，第一三极管Q1的管压降的变化会导致第一补偿信号发生变化。

图3示意性示出了根据本实用新型实施例的感应单元的示意图。

如图3所示，感应单元120可以包括第二三极管Q2。

根据本实用新型的实施例，第二三极管Q2可以包括第二基极、第二集电极和第二发射极。第二基极可以被配置为连接第四信号端Vs4，第二集电极可以被配置为连接第三信号端Vs3，第二发射极被配置为接地。

根据本实用新型的实施例，第二三极管Q2可以是任意型号的NPN型三极管，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，偏置单元130的电压输出端Vout可以被配置为连接目标电路。该目标电路可以指包含晶体管的电路。

根据本实用新型的实施例，感应单元120可以被配置为置于目标电路的区域内，感应单元120被配置为基于第二三极管Q2的温度，调节第二补偿信号。具体地，目标电路的工作会使得目标电路的温度发生变化，由于第二三极管Q2配置在目标电路的区域内，该温度变化会使得第二三极管Q2的管压降相应地发生变化，由于第四信号端Vs4可以间接地接收参考信号，而参考信号保持布线，因此，第二三极管Q1的管压降的变化会导致第一补偿信号发生变化。

图4示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置单元的示意图。

如图4所示，偏置单元130可以包括第三三极管Q3、第一电容C1、第二电容C2和第一电感L1。

根据本实用新型的实施例，第三三极管Q3可以包括第三基极、第三集电极和第三发射极，第三基极可以被配置为连接第五信号端Vs5，并通过第一电容C1接地，第三集电极可以被配置为连接第二电压输入端Vin2，第三发射极可以被配置为通过并联的第一电容C2和第一电感L1连接电压输出端Vout。

根据本实用新型的实施例，第三三极管Q3可以是任意型号的NPN型三极管，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，在偏置单元130的电压输出端被配置为连接功率放大器的晶体管时，偏置电路100可以为晶体管提供偏置电压，用以为功率放大器建立静态工作点，从而使得功率放大器可以在预设频率范围对输入功率进行放大。

根据本实用新型的实施例，当功率放大器工作时，会有少量的射频信号能量泄露到偏置电路100中，第一电容C1可以作为线性化电容，其可以用于吸收该射频信号，并补偿回功率放大器。

根据本实用新型的实施例，第一电感L1可以作为一个扼流电感，在该射频信号为大功率信号的情况下，第一电感L1可以用于阻挡该射频信号，以降低该射频信号对偏置电路100的直流偏置点的影响。

根据本实用新型的实施例，第二电容C2和第一电感L1可以构成并联谐振电路，即第二电容C2和第一电感L1可以被配置为具有并联谐振频率，在反馈的射频信号与并联谐振频率相等时，第二电容C2和第一电感L1构成的并联谐振电路相当于处于开路状态，处于该频率下的射频信号不能泄露到偏置电路100中，即第二电容C2和第一电感L1可以被配置为阻止频率与该并联谐振频率相等的射频信号通过电压输入端Vout进入偏置电路，进而也就无法通过第一电容C1进行补偿。以低频2496MHz和高频2690MHz为例，当并联谐振频率等于2496MHz时，低频2496MHz的射频信号无法进入偏置电路100中，而高频2690MHz的射频信号在大功率下会有部分信号进入偏置电路100，并通过第一电容C1进行补偿。通过该第二电容C2和该第一电感L1可以实现针对反馈的射频信号的频率有区分地进行补偿，提高了在处理不同频率的射频信号时的灵活性。

图5示意性示出了根据本实用新型实施例的偏置电路的电路示意图。

如图5所示，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和第二三极管Q2可以形成具有温度补偿作用的电路，当温度发生变化时，可以通过改变第三三极管Q3的第三基极的电压，形成环路控制。

根据本实用新型的实施例，该偏置电路100的电压输出端Vout可以连接至功率放大器的晶体管阵列。第一电容C1可以用于吸收来自功率放大器的晶体管阵列工作时，反馈到偏置电路100的射频信号，并对其进行补偿后，再返回至功率放大器。第二电容C2和第一电感L1可以构成并联谐振电路，以实现对射频信号有区分地进行补偿。

图6示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的示意图。

如图6所示，功率放大器可以包括多个驱动模块200、功率模块300和多个偏置电路100。

根据本实用新型的实施例，驱动模块200可以包括驱动级电路210和级间匹配电路220。

根据本实用新型的实施例，功率模块300可以包括功率级电路310和输出匹配电路320。

根据本实用新型的实施例，多个驱动模块200和功率模块300被配置为依次串联，即第一个驱动模块的驱动级电路的输入端可以连接功率放大器的输入端，最后一个驱动模块的输出匹配电路的输出端可以连接功率级电路310的输入端，输出匹配电路320的输出端可以连接功率放大器的输出端。

根据本实用新型的实施例，功率级电路310可以包括与多个偏置电路100一一对应的多个晶体管阵列311。

根据本实用新型的实施例，偏置电路100可以包括补偿单元110、感应单元120和偏置单元130。

根据本实用新型的实施例，补偿单元110可以包括第一电压输入端Vin1、第一信号端Vs1和第二信号端Vs2。第一电压输入端Vin1可以被配置为接收参考信号，第一信号端Vs1可以被配置为连接感应单元120和偏置单元130，第二信号端Vs2可以被配置为连接感应单元120。补偿单元110可以被配置为基于第一环境温度，在第一信号端Vs1输出第一补偿信号，并被配置为基于参考信号，在第二信号端Vs2输出控制信号。

根据本实用新型的实施例，感应单元120可以包括第三信号端Vs3和第四信号端Vs4。第三信号端Vs3可以被配置为连接偏置单元130和第一信号端Vs1，第四信号端Vs4可以被配置为连接第二信号端Vs2。感应单元120可以被配置为在接收到控制信号的情况下，基于第二环境温度，在第三信号端Vs3输出第二补偿信号。

根据本实用新型的实施例，偏置单元130可以包括第二电压输入端Vin2、电压输出端Vout和第五信号端Vs5。第二电压输入端Vin2可以被配置为接收电源电压，第五信号端Vs5可以被配置为连接第一信号端Vs1和第三信号端Vs3。偏置单元130可以被配置为利用第一补偿信号和第二补偿信号来处理电源电压，以在电压输出端Vout输出偏置电压。

根据本实用新型的实施例，由于偏置电路可以基于第一补偿信号和第二补偿信号对偏置电压进行补偿，在利用该偏置电路来为晶体管阵列提供偏置电压时，该偏置电压随温度变化的趋势可以和晶体管阵列中的晶体管随温度变化的趋势趋近一致，从而使得晶体管在温度和反馈信号变化时也能保持其工作的线性度，进而有效提高了晶体管阵列的工作线性度，降低了功率放大器的增益在大功率下的衰减。

根据本实用新型的实施例，晶体管阵列311可以包括多个晶体管单元。

图7示意性示出了根据本实用新型实施例的晶体管单元的示意图。

如图7所示，晶体管单元可以包括第四三极管Q4、第四电阻R4和第三电容C3。

根据本实用新型的实施例，第四三极管Q4可以包括第四基极、第四集电极和第四发射极，第四基极被配置为通过第四电阻R4连接与该晶体管阵列311对应的偏置电路的电压输出端Vout，并通过第三电容C3连接功率模块的输入端Vfin，第四集电极被配置为通过第二电感L2连接第三电压输入端Vin3，第四发射极被配置为接地。

根据本实用新型的实施例，第四三极管Q4可以是任意型号的NPN型三极管，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，功率级电路310中可以包括多个晶体管单元，每个晶体管单元中的第四三极管Q4可以具有相同的规格。功率级电路310中晶体管单元的数量可以根据第四三极管Q4的发射极面积和功率放大器的最大输出功率来计算。具体地，可以根据功率放大器的最大输出功率和第四三极管Q4的功率密度，来计算功率级电路310所需要的发射极的总面积，再将该发射极的总面积与单个第四三极管Q4的发射极面积相除，以得到所需的第四三极管Q4的数量。

根据本实用新型的实施例，功率放大器中配置的偏置电路100的数量可以为一个、两个或多个，在此不作限定。

根据本实用新型的实施例，通过在功率放大器中配置多个偏置电路，并对多个晶体管单元按相应数量分为多个晶体管阵列，可以实现对功率放大器的增益的控制。具体地，可以通过关闭一部分偏置电路，使这一部分偏置电路输出的偏置电压为0，从而可以关闭这一部分偏置电路所控制的晶体管阵列，使该晶体管阵列中的第四三极管处于截止状态，进而在不对电路结构进行任何改动的情况下，实现了功率放大器的发射极面积的减少，即功率放大器增益的下降，可以满足其他应用场景中低电流、低增益和高效率的需求。

根据本实用新型的实施例，通过不同的偏置电路来控制不同的晶体管阵列，可以减少空间布局所带来的晶体管阵列中的第四三极管之间的静态工作点的差异，从而提高功率放大器的线性度。

在以下实施例中，以功率放大器中配置的偏置电路100的数量为两个为例，对功率放大器的结构进行说明。

图8A示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的电路示意图。

如图8A所示，功率放大器中可以配置有两个偏置电路和2n个晶体管单元，其中，第1个晶体管单元至第n个晶体管单元构成一个晶体管阵列，第n+1个晶体管单元至第2n个晶体管单元构成另一个晶体管阵列，两个偏置电路分别为两个晶体管阵列提供偏置电压。

根据本实用新型的实施例，以其中一个偏置电路为例，该偏置电路的补偿单元110可以包括第一三极管Q1_1第一电阻R1_1、第二电阻R2_1和第三电阻R3_1。其中，第一三极管Q1_1可以包括第一基极、第一集电极和第一发射极。第一基极可以被配置为连接第一信号端，并通过第一电阻R1_1连接第一电压输入端Vin1，第一集电极可以被配置为连接第一电压输入端Vin1，第一发射极可以被配置为通过串联的第二电阻R2_1和第三电阻R3_1接地。第二电阻R2_1和第三电阻R3_1的连接端可以被配置为连接第二信号端。

根据本实用新型的实施例，该偏置电路的感应单元可以包括第二三极管Q2_1。其中，第二三极管Q2_1可以包括第二基极、第二集电极和第二发射极。第二基极可以被配置为连接第四信号端，第二集电极可以被配置为连接第三信号端，第二发射极被配置为接地。

根据本实用新型的实施例，该偏置电路的偏置单元可以包括第三三极管Q3_1、第一电容C1_1、第二电容C2_1和第一电感L1_1。其中，第三三极管Q3_1可以包括第三基极、第三集电极和第三发射极，第三基极可以被配置为连接第五信号端，并通过第一电容C1_1接地，第三集电极可以被配置为连接第二电压输入端Vin2_1，第三发射极可以被配置为通过并联的第一电容C2_1和第一电感L1_1连接电压输出端。

根据本实用新型的实施例，第1个晶体管单元至第n个晶体管单元的第四三极管的第四基极，即Q4_1～Q4_n的基极可以分别通过一个第四电阻连接该电压输出端，以获取偏置电压，使其发射结电压正偏；Q4_1～Q4_n的集电极可以通过第二电感L2连接第三电压输入端，使其集电结电压反偏，从而使得Q4_1～Q4_n均工作在放大区。

根据本实用新型的实施例，Q4_1～Q4_n的集电极可以通过输出匹配电路320连接功率级电路300的输出端Vfout，以进行功率的输出。

根据本实用新型的实施例，偏置电路的第二三极管Q2_1的发射极可以和晶体管阵列的多个第四三极管，即Q4_1～Q4_n的发射极连接同一地。

根据本实用新型的实施例，在对功率放大器进行布局时，第二三极管Q2_1可以被配置为设置Q4_n附近，相应地，第2个偏置电路的第二三极管Q2_2可以被配置为设置Q4_2n附近。

根据本实用新型的实施例，在对功率放大器进行布局时，第二三极管Q2_1也可以被配置为设置在Q4_1～Q4_n中的任一第四三极管附近。

图8B示意性示出了根据本实用新型另一实施例的功率放大器的电路示意图。

如图8B所示，在对功率放大器进行布局时，第二三极管Q2_1可以被配置为设置Q4_1附近，相应地，第2个偏置电路的第二三极管Q2_2可以被配置为设置Q4_n+1附近。

根据本实用新型的实施例，在对功率放大器进行布局时，第二三极管Q2_1还可以被配置为设置在Q4_1～Q4_n的中心位置，或者，第二三极管Q2_1也可以被配置为设置在与目标第四三极管相邻的位置，该目标第四三极管可以是Q4_1～Q4_n中的其中一个，Q4_1～Q4_n的工作温度可以通过仿真实验的手段获取，目标第四三极管可以指Q4_1～Q4_n中工作温度最高的第四三极管。

根据本实用新型的实施例，当功率放大器工作时，其内部晶体管的温度会逐步升高。在此情况下，第一三极管Q1_1的管压降降低，由于第一三极管Q1_1的基极电压不变，因此流经该第一三极管Q1_1的电流会增大。该电流的增大会使得第三电阻R3_1两端的电压增大，即第二三极管Q2_1的基极电压增大。同时，第二三极管Q2_1受温度升高的影响，其管降压也相应降低。由于第二三极管Q2_1的发射极接地，因此，第二三极管Q2_1的基极电压的增大和管压降的降低会使其对地导通能力加强，从而使得第一三极管Q1_1和第三三极管Q3_1的基极电压降低，从而补偿了随温度的升高，流经第三三极管Q3_1的电流的变化。另一方面，第一电阻R1_1、第二电阻R2_1、第三电阻R3_1、第一三极管Q1_1和第二三极管Q2_1可以组成环路控制，以更好地去补偿偏置电路对温度变化的影响。此外，通过如上所述的第二三极管Q2_1的布局，第二三极管Q2_1可以更灵敏地感知Q4_1～Q4_n的温度的升高，即第二三极管Q2_1的管压降会进一步降低，从而使的流经第三三极管Q3_1的电流，即Q4_1～Q4_n的基极电流进一步减少，以解决温度升高时晶体管的电流放大倍数降低，即静态工作点变化所导致的功率放大器的增益在大功率时衰减较大的问题。

图8C示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器的功率增益曲线的示意图。

如图8C所示，通过使用如图8A所示的功率放大器，其功率增益曲线在大功率32dBm～34dBm时的增益下榻量小于1dB，即该功率放大器的P1dB(1dB compression point)达到了34dBm，由此可见，该功率放大器具有较好的线性度。

图8D示意性示出了根据本实用新型实施例的功率放大器在不同信号频率下的功率增益曲线的示意图。

如图8D所示，由于偏置电路中设置的第一电感L1和第二电容C2可以构成并联谐振电路，从而使得该偏置电路可以对频率有区分地进行补偿，从而使得该功率放大器的高频P1dB和低频P1dB都能达到34dBm，从而使得该功率放大器在高低频下均具有较好的线性度。

根据本实用新型的实施例，如图8A所示的功率放大器中的两个偏置电路所控制的晶体管单元的数量可以不同。

图9示意性示出了根据本实用新型又一实施例的功率放大器的电路示意图。

如图9所示，功率放大器中可以配置有两个偏置电路和4m个晶体管单元，其中，第1个晶体管单元至第m个晶体管单元构成一个晶体管阵列，第m+1个晶体管单元至第4m个晶体管单元构成另一个晶体管阵列，两个偏置电路分别为两个晶体管阵列提供偏置电压。

在本实用新型的其他实施例中，功率放大器中的偏置电路的数量、每个偏置电路所控制的晶体管单元的数量等可以根据具体应用场景进行设置，并不局限于附图所示的几种情形。

需要说明的是，本实用新型的实施例中功率放大器的偏置电路部分与本实用新型前述实施例中偏置电路部分是相对应的，功率放大器的偏置电路部分部分的描述具体参考前述实施例中偏置电路部分，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本实用新型中。特别地，在不脱离本实用新型精神和教导的情况下，本实用新型的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本实用新型的范围。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (10)

1.一种偏置电路，其特征在于，包括：

补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，所述第一电压输入端被配置为接收参考信号，所述第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，所述第二信号端被配置为连接所述感应单元，所述补偿单元被配置为基于第一环境温度，在所述第一信号端输出第一补偿信号，并被配置为基于所述参考信号，在所述第二信号端输出控制信号；

感应单元，包括第三信号端和第四信号端，所述第三信号端被配置为连接所述偏置单元和所述第一信号端，所述第四信号端被配置为连接所述第二信号端，所述感应单元被配置为在接收到所述控制信号的情况下，基于第二环境温度，在所述第三信号端输出第二补偿信号；以及

偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，所述第二电压输入端被配置为接收电源电压，所述第五信号端被配置为连接所述第一信号端和所述第三信号端，所述偏置单元被配置为利用所述第一补偿信号和所述第二补偿信号来处理所述电源电压，以在所述电压输出端输出偏置电压。

2.根据权利要求1所述的偏置电路，其特征在于，所述补偿单元包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

其中，所述第一三极管，包括第一基极、第一集电极和第一发射极，所述第一基极被配置为连接所述第一信号端，并通过所述第一电阻连接所述第一电压输入端，所述第一集电极被配置为连接所述第一电压输入端，所述第一发射极被配置为通过串联的所述第二电阻和所述第三电阻接地；以及

所述第二电阻和所述第三电阻的连接端被配置为连接所述第二信号端。

3.根据权利要求2所述的偏置电路，其特征在于，所述补偿单元被配置为在接收到所述参考信号的情况下，向所述第二信号端输出处于高电平状态的所述控制信号，并基于所述偏置电路的温度，调节所述第一补偿信号。

4.根据权利要求1所述的偏置电路，其特征在于，所述感应单元包括第二三极管；

其中，所述第二三极管，包括第二基极、第二集电极和第二发射极，所述第二基极被配置为连接所述第四信号端，所述第二集电极被配置为连接所述第三信号端，所述第二发射极被配置为接地。

5.根据权利要求4所述的偏置电路，其特征在于，所述偏置单元的电压输出端被配置为连接目标电路；

其中，所述感应单元被配置为置于所述目标电路的区域内，所述感应单元被配置为基于所述目标电路的温度，调节所述第二补偿信号。

6.根据权利要求1所述的偏置电路，其特征在于，所述偏置单元包括第三三极管、第一电容、第二电容和第一电感；

其中，所述第三三极管，包括第三基极、第三集电极和第三发射极，所述第三基极被配置为连接所述第五信号端，并通过所述第一电容接地，所述第三集电极被配置为连接所述第二电压输入端，所述第三发射极被配置为通过并联的所述第二电容和所述第一电感连接所述电压输出端。

7.根据权利要求6所述的偏置电路，其特征在于，所述偏置单元的电压输出端被配置为连接功率放大器，用以为所述功率放大器建立静态工作点，其中，所述功率放大器被配置为在预设频率范围内对输入功率进行放大；

其中，所述第二电容和所述第一电感被配置为具有并联谐振频率，所述第二电容和所述第一电感被配置为阻止频率与所述并联谐振频率相等的射频信号通过所述电压输出端进入所述偏置电路。

8.一种功率放大器，其特征在于，包括：

多个驱动模块，每个所述驱动模块包括驱动级电路和级间匹配电路；

功率模块，包括功率级电路和输出匹配电路；以及

多个偏置电路；

其中，多个所述驱动模块和所述功率模块被配置为依次串联，所述功率级电路包括与多个所述偏置电路一一对应的多个晶体管阵列；

其中，所述偏置电路包括：

补偿单元，包括第一电压输入端、第一信号端和第二信号端，所述第一电压输入端被配置为接收参考信号，所述第一信号端被配置为连接感应单元和偏置单元，所述第二信号端被配置为连接所述感应单元，所述补偿单元被配置为基于第一环境温度，在所述第一信号端输出第一补偿信号，并被配置为基于所述参考信号，在所述第二信号端输出控制信号；

感应单元，包括第三信号端和第四信号端，所述第三信号端被配置为连接所述偏置单元和所述第一信号端，所述第四信号端被配置为连接所述第二信号端，所述感应单元被配置为在接收到所述控制信号的情况下，基于第二环境温度，在所述第三信号端输出第二补偿信号；以及

偏置单元，包括第二电压输入端、电压输出端和第五信号端，所述第二电压输入端被配置为接收电源电压，所述第五信号端被配置为连接所述第一信号端和所述第三信号端，所述偏置单元被配置为利用所述第一补偿信号和所述第二补偿信号来处理所述电源电压，以在所述电压输出端输出偏置电压。

9.根据权利要求8所述的功率放大器，其特征在于，所述晶体管阵列包括多个晶体管单元，每个所述晶体管单元包括第四三极管、第四电阻和第三电容；

其中，所述第四三极管包括第四基极、第四集电极和第四发射极，所述第四基极被配置为通过所述第四电阻连接与所述晶体管阵列对应的所述偏置电路的电压输出端，并通过所述第三电容连接所述功率模块的输入端，所述第四集电极被配置为通过第二电感连接第三电压输入端，所述第四发射极被配置为接地。

10.根据权利要求9所述的功率放大器，其特征在于，对于相对应的所述晶体管阵列和所述偏置电路；

其中，所述偏置电路的感应单元被配置为设置在所述晶体管阵列的多个所述第四三极管的中心位置；或者

所述偏置电路的感应单元被配置为设置在与所述晶体管阵列的目标第四三极管相邻的位置，其中，所述目标第四三极管属于所述多个第四三极管，所述目标第四三极管在工作时的温度最高。

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