CN219268824U - 自适应线性功率放大器及射频芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自适应线性功率放大器及射频芯片，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、第一晶体管和信号输出端、以及用于为第一晶体管提供偏置电压的自适应偏置电路，自适应偏置电路包括温度补偿电路、第一电容、第二晶体管、第一电阻以及第二电容；温度补偿电路的第一端分别连接第一电容和第二晶体管，第一电容的第二端接地，第二晶体管的集电极作为自适应偏置电路的输入端，第二晶体管的发射极分别连接第一电阻的第一端和第二电容的第一端，第一电阻的第二端和第二电容的第二端连接并共同作为自适应偏置电路的输出端。本实用新型自适应线性功率放大器能抑制增益压缩，提升功率放大器的线性度。

Description

自适应线性功率放大器及射频芯片

技术领域

本实用新型涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种自适应线性功率放大器及射频芯片。

背景技术

随着人类进入信息化时代，无线通信技术有了飞速发展，从手机，无线局域网，蓝牙等已成为社会生活和发展不可或缺的一部分。无线通信技术的进步离不开射频电路的发展。在无线通讯系统中，自适应线性功率放大器是重要的组成部分之一，自适应线性功率放大器有效抑制功率耗散产生的自热效应导致的直流偏置点的漂移和电流增益坍塌现象。

现有的自适应线性功率放大器包括信号输入端、输入匹配网络、功率放大器、偏置电路及信号输出端。偏置电路包括电阻和多个晶体管，电阻的一端连接功率放大器的基极，电阻的另一端连接多个晶体管的发射极，晶体管的集电极连接供电电源。当射频信号输入时，会有部分信号泄露到偏置电路中，通过偏置电路进行偏置调节功率放大器的基极的电压，用于提高功率放大器的线性度。

然而，上述的自适应线性功率放大器的信号输入端输出的射频信号，通过电阻进入的偏置电路，从而导致多个晶体管的发射极的射频信号被电阻消耗，电路的增益抑制效果差，不能提高功率放大器的线性度，可靠性不佳。

实用新型内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种自适应线性功率放大器，以解决现有自适应线性功率放大器的增益抑制效果差，功率放大器的线性度提高难，可靠性不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供一种自适应线性功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、第一晶体管和信号输出端、以及用于为所述第一晶体管提供偏置电压的自适应偏置电路，所述自适应偏置电路的输入端用于连接偏置电源电压，所述自适应偏置电路的输出端连接至所述输入匹配网络与所述第一晶体管的基极之间，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极连接至所述信号输出端；

所述自适应偏置电路包括温度补偿电路、第一电容、第二晶体管、第一电阻以及第二电容；所述温度补偿电路的第一端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二晶体管的基极，所述温度补偿电路的第二端用于连接至供电电源电压，所述温度补偿电路的第三端接地；

所述第一电容的第二端接地，所述第二晶体管的集电极作为所述自适应偏置电路的输入端，所述第二晶体管的发射极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电容的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电容的第二端连接并共同作为所述自适应偏置电路的输出端。

优选的，所述温度补偿电路包括第三晶体管、第四晶体管和第二电阻；所述第三晶体管的基极作为所述温度补偿电路的第一端，且连接至所述第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的发射极连接所述第四晶体管的集电极；所述第四晶体管的基极和所述第四晶体管的集电极连接，所述第四晶体管的发射极作为所述温度补偿电路的第三端；所述第二电阻的第一端连接至所述第三晶体管的集电极，所述第二电阻的第二端作为所述温度补偿电路的第二端。

优选的，所述自适应线性功率放大器还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电容的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第三晶体管的发射极。

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连接所述信号输入端，所述第三电容的第二端分别连接所述自适应偏置电路的输出端和所述第一晶体管的基极。

优选的，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管及所述第四晶体管均为HBT管。

优选的，所述偏置电源电压和所述供电电源电压为同一电源电压。

第二方面，本实用新型实施例提供一种射频芯片，所述射频芯片包括上述的自适应线性功率放大器。

与相关技术相比，本实用新型的实施例中，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、第一晶体管和信号输出端、以及用于为第一晶体管提供偏置电压的自适应偏置电路，将自适应偏置电路的输入端用于连接偏置电源电压，自适应偏置电路的输出端连接至输入匹配网络与第一晶体管的基极之间，第一晶体管的发射极接地，第一晶体管的集电极连接至信号输出端；通过将第二电容和第一电阻连接，第二电容使射频信号避过第一电阻，从而使进入第二晶体管的发射极的射频信号不会被电阻消耗。第一电容的设计能将射频信号短路到地，从而保持了电压点V3不变，这时第一晶体管的基极电压会升高，减小的基-射级电压得到了补偿，使得第一晶体管的偏置点在高功率下保持不变，增益压缩从而得到抑制，从而提升功率放大器的线性度。同时，利用温度补偿电路和第一晶体管相同的特性，当温度补偿电路的电压降低时，电压点V3和电压点V4也会相应的降低，通过第一晶体管的电路减小到正常值，第一电阻使自适应偏置电路的温度稳定性得到进一步提高。进一步的，温度补偿电路可以有效抑制功率耗散产生的自热效应导致的直流偏置点的漂移和电流增益坍塌现象。

附图说明

下面结合附图详细说明本实用新型。通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附

图中：

图1为本实用新型实施例中自适应线性功率放大器的电路图。

其中，100、自适应线性功率放大器，1、信号输入端，2、输入匹配网络，3、自适应偏置电路，31、温度补偿电路，4、信号输出端。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，本实用新型实施例提供一种自适应线性功率放大器100，其包括依次连接的信号输入端1(RFin)、输入匹配网络2、第一晶体管HBT1、信号输出端4(RFout)以及用于为所述第一晶体管HBT1提供偏置电压的自适应偏置电路3，所述自适应偏置电路3的输入端用于连接偏置电源电压Vb2，所述自适应偏置电路3的输出端连接至所述输入匹配网络2与所述第一晶体管HBT1的基极之间，所述第一晶体管HBT1的发射极接地，所述第一晶体管HBT1的集电极连接至所述信号输出端4。

所述自适应偏置电路3包括温度补偿电路31、第一电容C1、第二晶体管HBT2、第一电阻R1以及第二电容C2；所述温度补偿电路31的第一端分别连接所述第一电容C1的第一端和所述第二晶体管HBT2的基极，所述温度补偿电路31的第二端用于连接至所述供电电源电压Vb1，所述温度补偿电路31的第三端接地；所述第一电容C1的第二端接地，所述第二晶体管HBT2的集电极作为所述自适应偏置电路3的第二输入端连接至所述偏置电源电压Vb2，所述第二晶体管HBT2的发射极分别连接所述第一电阻R1的第一端和所述第二电容C2的第一端，所述第一电阻R1的第二端和所述第二电容C2的第二端连接并共同作为所述自适应偏置电路3的输出端连接至所述输入匹配网络2和所述第一晶体管HBT1的基极之间。

供电电源电压Vb1为直流电源，用于为自适应偏置电路3供电。通过自适应偏置电路3将供电电源进行偏置输出到第一晶体管HBT1的基极，实现增益抑制功能。

优选的，所述偏置电源电压Vb2和所述供电电源电压Vb1为同一电源电压，也可以是不同的电源电压。如，供电电源电压Vb1为3.5V，偏置电源电压Vb2为4.5V等，此处不再进行一一描述。

当射频信号输入时，会有部分信号泄露到自适应偏置电路3中，射频信号从第二电容C2进入第二晶体管HBT2的发射极，第二晶体管HBT2的基-射级二极管因为整流作用，其基-射电压会下降，当泄漏的射频信号增大时，第一晶体管HBT1的基-射级电压也会相应的减小。

通过将第二电容C2和第一电阻R1连接，第二电容C2使射频信号避过第一电阻R1，从而使进入第二晶体管HBT2的发射极的射频信号不会被电阻消耗。第一电容C1的能将射频信号短路到地，从而保持了电压点V3不变，这时第一晶体管HBT1的基极电压会升高，减小的基-射级电压得到了补偿，使得第一晶体管HBT1的偏置点在高功率下保持不变，增益压缩从而得到抑制，从而提升功率放大器的线性度。同时，利用温度补偿电路31和第一晶体管HBT1相同的特性，当温度补偿电路31的电压降低时，电压点V3和电压点V4也会相应的降低，通过第一晶体管HBT1的电路减小到正常值，第一电阻R1使自适应偏置电路3的温度稳定性得到进一步提高。进一步的，温度补偿电路31可以有效抑制功率耗散产生的自热效应导致的直流偏置点的漂移和电流增益坍塌现象。

在本实施例中，所述温度补偿电路31包括第三晶体管HBT3、第四晶体管HBT4和第二电阻R2；所述第三晶体管HBT3的基极作为所述温度补偿电路31的第一端，且连接至所述第三晶体管HBT3的集电极连接，所述第三晶体管HBT3的发射极连接所述第四晶体管HBT4的集电极，所述第四晶体管HBT4的基极和所述第四晶体管HBT4的集电极连接，所述第三晶体管HBT3的基极还连接所述第二晶体管HBT2的基极，所述第四晶体管HBT4的发射极作为所述温度补偿电路31的第三端接地，所述第三晶体管HBT3的集电极连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端作为所述温度补偿电路31的第二端连接至所述供电电源电压Vb1。第三晶体管HBT3和第四晶体管HBT4的温度特性和第一晶体管HBT1相同的特性，当温度补偿电路31的电压降低时，电压点V3和电压点V4也会相应的降低，通过第一晶体管HBT1的电路减小到正常值，第一电阻R1使自适应偏置电路3的温度稳定性得到进一步提高。进一步的，第三晶体管HBT3、第四晶体管HBT4和第二电阻R2组成的温度补偿电路31可以有效抑制功率耗散产生的自热效应导致的直流偏置点的漂移和电流增益坍塌现象。

在本实施例中，所述自适应线性功率放大器100还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3的第一端分别连接所述第一电阻R1的第一端和所述第二电容C2的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述第三晶体管HBT3的发射极与所述第四晶体管HBT4的集电极之间。使得在第一晶体管HBT1的基-射级电压随着射频信号增大而减小时，第四晶体管HBT4的电压不变，此时第三电阻R3的两端存在电压差，从而向第一晶体管HBT1注入电流，补偿第一晶体管HBT1的电压降低，从而进一步抑制增益压缩。

在本实施例中，所述输入匹配网络2包括第三电容C3，所述第三电容C3的第一端连接所述信号输入端1，所述第三电容C3的第二端分别连接所述自适应偏置电路3的输出端和所述第一晶体管HBT1的基极。第三电容C3用于匹配信号输入端1输入的射频信号，并将射频信号传输到自适应偏置电路3和第一晶体管HBT1的基极，从而使得第一晶体管HBT1获得更大的激励电压，第一晶体管HBT1对射频信号的放大性能良好。

在本实施例中，所述第一晶体管HBT1、所述第二晶体管HBT2、所述第三晶体管HBT3及所述第四晶体管HBT4均为HBT管。HBT管为锗硅HBT三极管。

实施例二

本实用新型实施例提供一种射频芯片，所述射频芯片包括上述实施例一的自适应线性功率放大器100。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (7)

1.一种自适应线性功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入匹配网络、第一晶体管和信号输出端、以及用于为所述第一晶体管提供偏置电压的自适应偏置电路，所述自适应偏置电路的输入端用于连接偏置电源电压，所述自适应偏置电路的输出端连接至所述输入匹配网络与所述第一晶体管的基极之间，所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管的集电极连接至所述信号输出端；其特征在于，

所述自适应偏置电路包括温度补偿电路、第一电容、第二晶体管、第一电阻以及第二电容；所述温度补偿电路的第一端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二晶体管的基极，所述温度补偿电路的第二端用于连接至供电电源电压，所述温度补偿电路的第三端接地；

所述第一电容的第二端接地，所述第二晶体管的集电极作为所述自适应偏置电路的输入端，所述第二晶体管的发射极分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电容的第一端，所述第一电阻的第二端和所述第二电容的第二端连接并共同作为所述自适应偏置电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的自适应线性功率放大器，其特征在于，所述温度补偿电路包括第三晶体管、第四晶体管和第二电阻；所述第三晶体管的基极作为所述温度补偿电路的第一端，且连接至所述第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的发射极连接所述第四晶体管的集电极；所述第四晶体管的基极和所述第四晶体管的集电极连接，所述第四晶体管的发射极作为所述温度补偿电路的第三端；所述第二电阻的第一端连接至所述第三晶体管的集电极，所述第二电阻的第二端作为所述温度补偿电路的第二端。

3.根据权利要求2所述的自适应线性功率放大器，其特征在于，所述自适应线性功率放大器还包括第三电阻，所述第三电阻的第一端分别连接所述第一电阻的第一端和所述第二电容的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述第三晶体管的发射极。

4.根据权利要求1所述的自适应线性功率放大器，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连接所述信号输入端，所述第三电容的第二端分别连接所述自适应偏置电路的输出端和所述第一晶体管的基极。

5.根据权利要求2所述的自适应线性功率放大器，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管及所述第四晶体管均为HBT管。

6.根据权利要求1所述的自适应线性功率放大器，其特征在于，所述偏置电源电压和所述供电电源电压为同一电源电压。

7.一种射频芯片，其特征在于，所述射频芯片包括如权利要求1-6任一项所述的自适应线性功率放大器。

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