CN219268823U - 射频功率放大器及射频功放模组 - Google Patents

射频功率放大器及射频功放模组 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种射频功率放大器及射频功放模组，其中，所述功率放大器包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、功率放大器以及信号输出端；所述射频功率放大器还包括连接至所述功率放大器的输入端的线性化偏置电路；所述线性化偏置电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第三三极管以及第二电阻。本实用新型的射频功率放大器通过增加第一电阻和第二电阻，从而可以实现温度与线性化均稳定的效果。

Description

射频功率放大器及射频功放模组
【技术领域】
本实用新型涉及射频技术领域，尤其涉及一种射频功率放大器及射频功放模组。
【背景技术】
GaAs HBT器件以其高功率密度和高线性等优势在微波功率放大器，尤其是手机功率放大器的技术领域得到了广泛应用。在功率放大器的设计中，静态偏置点的稳定对于整个功率放大器的线性度十分重要，它会直接影响功率放大器的增益以及线性度，因此，GaAsHBT器件越来越多地采用集成的有源偏置电路，以提升静态偏置电流的稳定性。然而，GaAsHBT器件的自热效应是影响器件性能的重要因素，由于GaAs材料本身的导热性很差，且温度越高导热性越差，功率放大器在高功率工作的状态下产生的热量很难及时挥发出去，便会导致HBT结温升高、发射结开启电压下降、器件的增益降低等，从而引起信号失真。
相关技术中的功率放大器的电路连接示意图如图2所示，其中，有源镜像电流源偏置电路包含三极管Q1、Q2、Q3、电容C1以及电阻R1、R2，其中R2作为镇流电阻，可以防止因HBT的自热效应产生的HBT结温升高、发射结开启电压下降、器件的增益降低等一系列问题，电路中C1的容值需要设置得足够大，使得经过Y点处几乎所有的射频信号都会被C1旁路到地，从而保证Y点的电压稳定，当输入射频信号功率增大时，会有部分射频信号泄露到偏置电路中，经过Q1整流后的基-射结直流压降Vbe1减小，而Q0的基-射结直流压降Vbe0由于Vbe1减小而增大，从而使Vbe0等到了补偿，功率放大器的静态工作点得到稳定。
上述有源镜像电流源偏置电路中的电阻R2虽然能防止因HBT的自热效应产生的结温升高、发射结开启电压下降、器件的增益降低等一系列问题，但同时也会增大偏置电路的阻抗，降低Q1的补偿效果。但是，这种偏置电路结构仅考虑了Q0的自热效应，并未考虑到Q1、Q2、Q3在大电流的情况下同样会产生自热效应，对线性化的效果也会产生影响。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种新的射频功率放大器，以解决相关技术中偏置电路在大电流的情况下其三极管也会产生自热效应，从而影响线性化的问题。
为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种射频功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、功率放大器以及信号输出端；
所述射频功率放大器还包括连接至所述功率放大器的输入端的线性化偏置电路；所述线性化偏置电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第三三极管以及第二电阻；
所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接至所述第一三极管的基极；
所述第二三极管的发射极连接至所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的集电极连接至第一电源电压；
所述第一电阻的第一端连接至所述第二三极管的基极，所述第一电阻的第二端连接至所述第二三极管的集电极；
所述第一电容的第一端连接至所述第一电阻的第二端，所述第一电容的第二端接地；
所述第三三极管的基极连接至所述第一电阻的第二端，所述第三三极管的集电极连接至第二电源电压；
所述第二电阻的第一端连接至所述第三三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接至所述功率放大器的输入端。
优选的，所述线性化偏置电路还包括第二电容；所述第二电容与所述第二电阻并联设置。
优选的，所述线性化偏置电路还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关以及第二开关；
所述第二三极管的集电极经依次串联所述第三电阻、所述第四电阻以及所述第五电阻后连接至所述第一电源电压；
所述第一开关与所述第四电阻并联设置；
所述第二开关与所述第五电阻并联设置；
所述第一电源电压输入的电压经所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第一开关以及所述第二开关后形成可控的偏置电压。
优选的，所述输入匹配网络包括第三电容；所述第三电容的第一端与所述信号输入端连接，所述第三电容的第二端连接至所述功率放大器的输入端。
优选的，所述功率放大器包括第四三极管；所述第四三极管的基极作为所述功率放大器的输入端，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极连接至所述信号输出端。
第二方面，本实用新型提供了一种射频功放模组，所述射频功放模组包括如上所述的射频功率放大器。
与相关技术相比，本实用新型中的射频功率放大器通过在第二三极管的基极增加第一电阻，在第三三极管的发射极增加第二电阻，从而可以当第一三极管、第二三极管以及第三三极管的温度升高时，使第一三极管、第二三极管以及第三三极管的电流得到抑制，以实现温度的稳定，从而保证线性化的稳定。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本实用新型实施例提供的一种射频功率放大器的电路连接示意图；
图2为相关技术提供的一种功率放大器的电路连接示意图。
其中，100、射频功率放大器；1、线性化偏置电路。
【具体实施方式】
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种射频功率放大器100，结合图1所示，其包括依次连接的信号输入端RFin、输入匹配网络、功率放大器以及信号输出端RFout。
其中，输入匹配网络用于实现信号输入端RFin与功率放大器之间的阻抗匹配；功率放大器用于将信号输入端RFin输入的射频信号进行功率放大。
本实施例中，输入匹配网络包括第三电容C3；第三电容C3的第一端与信号输入端RFin连接，第三电容C3的第二端连接至功率放大器的输入端。当然，根据实际需求，输入匹配网络根据实际需求还可以增设与第三电容C3连接其它器件。
本实施例中，功率放大器包括第四三极管Q0；第四三极管Q0的基极作为功率放大器的输入端，第四三极管Q0的发射极接地，第四三极管Q0的集电极连接至信号输出端RFout。当然，根据实际需求，功率放大器还可以增设与第四三极管Q0连接的其它器件。
具体地，射频功率放大器100还包括连接至功率放大器的输入端的线性化偏置电路1；线性化偏置电路1包括第一三极管Q3、第二三极管Q2、第一电阻R4、第一电容C1、第三三极管Q1、第二电阻R5以及第二电容C2。
其中，第一三极管Q3的发射极接地，第一三极管Q3的集电极连接至第一三极管Q3的基极。
第二三极管Q2的发射极连接至第一三极管Q3的集电极，第二三极管Q2的集电极连接至第一电源电压Vreg。
第一电阻R4的第一端连接至第二三极管Q2的基极，第一电阻R4的第二端连接至第二三极管Q2的集电极。
第一电容C1的第一端连接至第一电阻R4的第二端，第一电容C1的第二端接地。
第三三极管Q1的基极连接至第一电阻R4的第二端，第三三极管Q1的集电极连接至第二电源电压Vbatt。
第二电阻R5的第一端连接至第三三极管Q1的发射极，第二电阻R5的第二端连接至功率放大器的输入端。
第二电容C2与第二电阻R5并联设置。
本实施例中，线性化偏置电路1还包括第三电阻R3、第四电阻R2、第五电阻R1、第一开关S2以及第二开关S1。
其中，第二三极管Q2的集电极经依次串联第三电阻R3、第四电阻R2以及第五电阻R1后连接至第一电源电压Vreg。
第一开关S2与第四电阻R2并联设置。
第二开关S1与第五电阻R1并联设置。
第一电源电压Vreg输入的电压经第三电阻R3、第四电阻R2、第五电阻R1、第一开关S2以及第二开关S1后形成可控的偏置电压Vbb；具体为：第一开关S2可以通过通断的方式控制第四电阻R2，第二开关S1可以通过通断的方式控制第五电阻R1，从而使第一电源电压Vreg输入的电压形成可控的偏置电压Vbb，以提升射频功率放大器100设计的灵活性。
第一电源电压Vreg和第二电源电压Vbatt分别输入不同的电压值。
本实施例中，第四三极管Q0的基极偏置电流第一电源电压Vreg由第一三极管Q3和第二三极管Q2组成的电流镜提供，而偏置电流的大小则受到偏置电压Vbb的控制；当信号输入端RFin输入的射频信号功率增大时，会有部分射频信号泄露到偏置电路中，而第一电容C1可以为射频信号提供一个到地通路，因此N点的电压可以维持稳定，经过第三三极管Q1整流后的基-射结直流压降Vbe1减小，第四三极管Q0的基-射结直流压降Vbe0会由于第三三极管Q1整流后的基-射结直流压降Vbe1减小而增大，从而使第四三极管Q0的基-射结直流压降Vbe0等到了补偿，射频功率放大器100的静态工作点得到了稳定。
与相关技术相比，本实施例中的射频功率放大器100通过在第二三极管Q2的基极增加第一电阻R4，在第三三极管Q1的发射极增加第二电阻R5，从而可以当第一三极管Q3、第二三极管Q2以及第三三极管Q1的温度升高时，使第一三极管Q3、第二三极管Q2以及第三三极管Q1的电流得到抑制，以实现温度的稳定，从而保证线性化的稳定。另外，考虑到第二电阻R5的存在会增大线性化偏置电路1的阻抗，降低第三三极管Q1的补偿效果，因此本实用新型中的射频功率放大器100还在第二电阻R5上并联第二电容C2，以进一步实现温度与线性化均稳定的效果。
本实用新型还提供了一种射频功放模组的实施例，该射频功放模组包括上述实施例中的射频功率放大器100。由于本实施例中的射频功放模组包含了上述实施例中的射频功率放大器100，因此其也能达到上述实施例中射频功率放大器100所达到的技术效果，在此不作赘述。
以上描述的“连接”可以理解为“电连接”、“通信连接”或“电性连接”等。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种射频功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、功率放大器以及信号输出端；其特征在于，
所述射频功率放大器还包括连接至所述功率放大器的输入端的线性化偏置电路；所述线性化偏置电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第三三极管以及第二电阻；
所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接至所述第一三极管的基极；
所述第二三极管的发射极连接至所述第一三极管的集电极，所述第二三极管的集电极连接至第一电源电压；
所述第一电阻的第一端连接至所述第二三极管的基极，所述第一电阻的第二端连接至所述第二三极管的集电极；
所述第一电容的第一端连接至所述第一电阻的第二端，所述第一电容的第二端接地；
所述第三三极管的基极连接至所述第一电阻的第二端，所述第三三极管的集电极连接至第二电源电压；
所述第二电阻的第一端连接至所述第三三极管的发射极，所述第二电阻的第二端连接至所述功率放大器的输入端。
2.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述线性化偏置电路还包括第二电容；所述第二电容与所述第二电阻并联设置。
3.如权利要求2所述的射频功率放大器，其特征在于，所述线性化偏置电路还包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关以及第二开关；
所述第二三极管的集电极经依次串联所述第三电阻、所述第四电阻以及所述第五电阻后连接至所述第一电源电压；
所述第一开关与所述第四电阻并联设置；
所述第二开关与所述第五电阻并联设置；
所述第一电源电压输入的电压经所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第一开关以及所述第二开关后形成可控的偏置电压。
4.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述输入匹配网络包括第三电容；所述第三电容的第一端与所述信号输入端连接，所述第三电容的第二端连接至所述功率放大器的输入端。
5.如权利要求1所述的射频功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括第四三极管；所述第四三极管的基极作为所述功率放大器的输入端，所述第四三极管的发射极接地，所述第四三极管的集电极连接至所述信号输出端。
6.一种射频功放模组，其特征在于，所述射频功放模组包括如权利要求1至5任意一项所述的射频功率放大器。
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