CN221103338U - 具有补偿功能的射频前端模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及射频模组技术领域，本实用新型公开了一种具有补偿功能的射频前端模组，具有补偿功能的射频前端模组包括信号输入端、输入匹配电路、末级放大器、偏置电路以及信号输出端；信号输入端、输入匹配电路、末级放大器和信号输出端依次电连接，偏置电路的第一输入端连接电源电压，偏置电路的输出端连接至输入匹配电路与末级放大器之间；具有补偿功能的射频前端模组还包括温度补偿电路，温度补偿电路的输入端连接电源电压，温度补偿电路的输出端连接至偏置电路的第二输入端。本实用新型的具有补偿功能的射频前端模组能够用于补偿由于温度上升导致的增益下降，提高输出功率的稳定性，进而提高射频前端模组的射频性能。

Description

具有补偿功能的射频前端模组

技术领域

本实用新型涉及射频模组技术领域，尤其是涉及一种具有补偿功能的射频前端模组。

背景技术

目前，在射频收发芯片中，手机终端的射频前端是实现信号传输收发的关键器件，随着通信多模多制式化，射频前端担负着多种制式多模信号收发的作用。

现有的一个典型的TDD系统射频前端模组中，如WIFI射频前端模组，由以下几部分组成。功率放大组件，用于放大射频芯片输出射频信号；接收电路组件，用于接收信号通路，通常包括一个低噪声放大器(LNA)；射频开关组件，用于切换发射和接收通路；逻辑控制组件，用于控制其他组件工作状态。将上述各组件装配在基板上，通过打线(Bonding)或其他方式连接在一起，并封装成完整模组。该功率放大组件广泛采用GaAs(砷化镓)材料。相对于硅半导体，砷化镓半导体具有高电子迁移率的特点，使得其工作频率更高；同时砷化镓半导体可承受更高工作温度。但是砷化镓半导体也有其固有缺点，如参数易受温度影响，材料热阻大。

然而，当温度升高时，砷化镓晶体管结压Vbe下降，电流增益B下降；由于砷化镓材料热阻大，热传导性能不佳，进而加剧了上述变化。由于砷化镓晶体管电流增益具有负温度系数，对于射频功率放大器来说，会带来不良后果。即随着工作时晶体管温度上升，电流增益下降，输出功率也会下降；进而使输出信号EVM(误差矢量幅度)指标恶化。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种具有补偿功能的射频前端模组，在在偏置电路中增加了温度补偿电路，以解决现有的射频前端模组的温度控制效果差，从而导致由于温度上升导致的增益下降，稳定性差的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种具有补偿功能的射频前端模组，所述具有补偿功能的射频前端模组包括信号输入端、输入匹配电路、末级放大器、偏置电路以及信号输出端；所述信号输入端、所述输入匹配电路、所述末级放大器和所述信号输出端依次电连接，所述偏置电路的第一输入端连接电源电压，所述偏置电路的输出端连接至所述输入匹配电路与所述末级放大器之间；所述具有补偿功能的射频前端模组还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路的输入端连接所述电源电压，所述温度补偿电路的输出端连接至所述偏置电路的第二输入端；

所述温度补偿电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管；所述第一电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接并共同作为所述温度补偿电路的输入端，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第一端和所述第一三极管的基极；所述第三电阻的第二端连接所述第一三极管的集电极，所述第四电阻的第一端分别连接所述第一三极管的发射极和所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端作为所述温度补偿电路的输出端；所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第二端分别接地。

优选的，所述偏置电路包括第二三极管、第三三极管、第四三极管和第六电阻；所述第六电阻的第一端作为所述偏置电路的第一输入端，所述第六电阻的第二端连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极连接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的集电极连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极还作为所述偏置电路的第二输入端；所述第二三极管的基极连接所述第四三极管的基极，所述第四三极管的集电极用于连接供电电压，所述第四三极管的发射极作为所述偏置电路的输出端。

优选的，所述末级放大器为第五三极管，所述第五三极管的基极连接所述偏置电路的输出端，所述偏置电路的输出端用于为所述第五三极管提供基极偏置电流，所述第五三极管的集电极连接供电电压，所述供电电压用于为所述第五三极管提供集电极电流，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极还连接至所述信号输出端。

优选的，所述具有补偿功能的射频前端模组还包括第一电感，所述第一电感的第一端连接所述供电电压，所述第一电感的第二端连接所述第五三极管的集电极。

优选的，所述输入匹配电路为第一电容，所述第一电容的第一端连接所述信号输入端，所述第一电容的第二端连接所述第五三极管的基极。

优选的，所述具有补偿功能的射频前端模组还包括输出匹配电路，所述输出匹配电路的第一端连接所述第五三极管的集电极，所述输出匹配电路的第二端连接所述信号输出端。

优选的，所述输出匹配电路为第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第五三极管的集电极，所述第二电容的第二端连接所述信号输出端。

与现有技术相比，本实用新型中的具有补偿功能的射频前端模组，通过将信号输入端、输入匹配电路、末级放大器和信号输出端依次电连接，偏置电路的第一输入端连接电源电压，偏置电路的输出端连接至输入匹配电路与末级放大器之间；将温度补偿电路的输入端连接电源电压，温度补偿电路的输出端连接至偏置电路的第二输入端；这样通过偏置电路中增加了温度补偿电路，用于补偿由于温度上升导致的增益下降，提高输出功率的稳定性，进而提高射频前端模组的射频性能。

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为本实用新型实施列提供的具有补偿功能的射频前端模组的电路图。

图中，100、具有补偿功能的射频前端模组，1、信号输入端，2、输入匹配电路，3、末级放大器，4、偏置电路，5、温度补偿电路，6、输出匹配电路，7、信号输出端。

具体实施方式

下面将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。

请参阅附图1所示，本实用新型实施例提供了一种具有补偿功能的射频前端模组100，所述具有补偿功能的射频前端模组100包括信号输入端1、输入匹配电路2、末级放大器3、偏置电路4以及信号输出端7；所述信号输入端1、所述输入匹配电路2、所述末级放大器3和所述信号输出端7依次电连接，所述偏置电路4的第一输入端连接电源电压VDD，所述偏置电路4的输出端连接至所述输入匹配电路2与所述末级放大器3之间；所述具有补偿功能的射频前端模组100还包括温度补偿电路5，所述温度补偿电路5的输入端连接所述电源电压VDD，所述温度补偿电路5的输出端连接至所述偏置电路4的第二输入端。通过信号输入端1将射频信号通过输入匹配电路2进行匹配后，输出至末级放大器3进行放大处理并将放大后的射频信号通过信号输出端7输出。通过偏置电路4用于为末级放大器3提供偏置电流，通过温度补偿电路5连接在偏置电路4的第二输入端，这样通过偏置电路4中增加了温度补偿电路5，用于补偿由于温度上升导致的增益下降，提高输出功率的稳定性，进而提高射频前端模组100的射频性能。

本实施例中，所述温度补偿电路5包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一三极管Q1；所述第一电阻R1的第一端和所述第三电阻R3的第一端连接并共同作为所述温度补偿电路5的输入端，所述第一电阻R1的第二端分别连接所述第二电阻R2的第一端和所述第一三极管Q1的基极；所述第三电阻R3的第二端连接所述第一三极管Q1的集电极，所述第四电阻R4的第一端分别连接所述第一三极管Q1的发射极和所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端作为所述温度补偿电路5的输出端；所述第二电阻R2的第二端和所述第四电阻R4的第二端分别接地。

具体的，通过第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4组成第一三极管Q1的偏置，第五电阻R5用于调整温度补偿量。第一三极管Q1靠近末级放大器3放置，使得末级放大器3工作时产生的热量能尽可能快的传递给第一三极管Q1，缩短热反馈时间。

本实施例中，所述偏置电路4包括第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4和第六电阻R6；所述第六电阻R6的第一端作为所述偏置电路4的第一输入端，所述第六电阻R6的第二端连接所述第二三极管Q2的集电极，所述第二三极管Q2的集电极与所述第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的发射极连接所述第三三极管Q3的集电极，所述第三三极管Q3的集电极连接所述第三三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的发射极接地，所述第三三极管Q3的集电极还作为所述偏置电路4的第二输入端；所述第二三极管Q2的基极连接所述第四三极管Q4的基极，所述第四三极管Q4的集电极用于连接供电电压VCC，所述第四三极管Q4的发射极作为所述偏置电路4的输出端。

本实施例中，所述末级放大器3为第五三极管Q5，所述第五三极管Q5的基极连接所述偏置电路4的输出端，所述偏置电路4的输出端用于为所述第五三极管Q5提供基极偏置电流，所述第五三极管Q5的集电极连接供电电压VCC，所述供电电压VCC用于为所述第五三极管Q5提供集电极电流，所述第五三极管Q5的发射极接地，所述第五三极管Q5的集电极还连接至所述信号输出端7。

本实施例中，所述具有补偿功能的射频前端模组100还包括第一电感，所述第一电感的第一端连接所述供电电压VCC，所述第一电感的第二端连接所述第五三极管Q5的集电极。供电电压VCC通过第一电感给第五三极管Q5提供集电极电流。

本实施例中，所述输入匹配电路2为第一电容C1，所述第一电容C1的第一端连接所述信号输入端1，所述第一电容C1的第二端连接所述第五三极管Q5的基极。

本实施例中，所述具有补偿功能的射频前端模组100还包括输出匹配电路6，所述输出匹配电路6的第一端连接所述第五三极管Q5的集电极，所述输出匹配电路6的第二端连接所述信号输出端7。

本实施例中，所述输出匹配电路6为第二电容C2，所述第二电容C2的第一端连接所述第五三极管Q5的集电极，所述第二电容C2的第二端连接所述信号输出端7。

本实施例中，温度补偿电路5中各电阻值设计过程如下：

1、断开第五三极管Q5的集电极的偏置第一电感L1，使得第五三极管Q5不工作。同时断开第五电阻R5，使温度补偿电路5和偏置电路4不连接。

2、将温度补偿电路5放置在室温中，并上电。

3、调整第一三极管Q1的偏置电阻，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4，使A点电压和B点电压相等，即VA＝VB。

4、连接第五电阻R5和第一电感L1，使得电路正常工作。

5、测量输出信号PVT(功率-时间)曲线，通过调整第五电阻R5的阻值，使在整个工作时隙内，功率波动不超过门限值。其中，在WIFI系统中，通过门限值建议0.1dB。

具体的，上述温度补偿电路5原理解释如下：

1，当PA工作时，第五三极管Q5产生的热量使得其结温迅速上升；由于砷化镓器件电流增益的负温度特性，第五三极管Q5电流增益下降，输出功率也随之下降，输出信号PVT曲线产生下塌。

2，由于第一三极管Q1紧靠第五三极管Q5放置，第五三极管Q5工作产生的热量迅速传递至第一三极管Q1，第一三极管Q1温度也上升。

3，根据砷化镓器件特性，第一三极管Q1的基极和发射极的结压降Vbe下降。

4，Vbe下降使A点电压VA上升，在第五电阻R5上产生电流，方向从A流向B，从而使B点电压VB上升。

5，VB上升导致第二三极管Q2的基极电压上升，使第四三极管的发射极输出偏置电流IBIAS增加。IBIAS的增加提高了第五三极管Q5电流增益，进而补偿了第五三极管Q5因温度上升导致的增益下降，使输出信号PVT得到改善。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

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 (7)

1.一种具有补偿功能的射频前端模组，所述具有补偿功能的射频前端模组包括信号输入端、输入匹配电路、末级放大器、偏置电路以及信号输出端；所述信号输入端、所述输入匹配电路、所述末级放大器和所述信号输出端依次电连接，所述偏置电路的第一输入端连接电源电压，所述偏置电路的输出端连接至所述输入匹配电路与所述末级放大器之间；其特征在于，所述具有补偿功能的射频前端模组还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路的输入端连接所述电源电压，所述温度补偿电路的输出端连接至所述偏置电路的第二输入端；

所述温度补偿电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一三极管；所述第一电阻的第一端和所述第三电阻的第一端连接并共同作为所述温度补偿电路的输入端，所述第一电阻的第二端分别连接所述第二电阻的第一端和所述第一三极管的基极；所述第三电阻的第二端连接所述第一三极管的集电极，所述第四电阻的第一端分别连接所述第一三极管的发射极和所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端作为所述温度补偿电路的输出端；所述第二电阻的第二端和所述第四电阻的第二端分别接地。

2.如权利要求1所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述偏置电路包括第二三极管、第三三极管、第四三极管和第六电阻；所述第六电阻的第一端作为所述偏置电路的第一输入端，所述第六电阻的第二端连接所述第二三极管的集电极，所述第二三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第二三极管的发射极连接所述第三三极管的集电极，所述第三三极管的集电极连接所述第三三极管的基极，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的集电极还作为所述偏置电路的第二输入端；所述第二三极管的基极连接所述第四三极管的基极，所述第四三极管的集电极用于连接供电电压，所述第四三极管的发射极作为所述偏置电路的输出端。

3.如权利要求1所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述末级放大器为第五三极管，所述第五三极管的基极连接所述偏置电路的输出端，所述偏置电路的输出端用于为所述第五三极管提供基极偏置电流，所述第五三极管的集电极连接供电电压，所述供电电压用于为所述第五三极管提供集电极电流，所述第五三极管的发射极接地，所述第五三极管的集电极还连接至所述信号输出端。

4.如权利要求3所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述具有补偿功能的射频前端模组还包括第一电感，所述第一电感的第一端连接所述供电电压，所述第一电感的第二端连接所述第五三极管的集电极。

5.如权利要求3所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述输入匹配电路为第一电容，所述第一电容的第一端连接所述信号输入端，所述第一电容的第二端连接所述第五三极管的基极。

6.如权利要求3所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述具有补偿功能的射频前端模组还包括输出匹配电路，所述输出匹配电路的第一端连接所述第五三极管的集电极，所述输出匹配电路的第二端连接所述信号输出端。

7.如权利要求6所述的具有补偿功能的射频前端模组，其特征在于，所述输出匹配电路为第二电容，所述第二电容的第一端连接所述第五三极管的集电极，所述第二电容的第二端连接所述信号输出端。