RU225515U1 - TEMPERATURE COMPENSATION BIAS CIRCUIT OF PULSE POWER AMPLIFIER - Google Patents
TEMPERATURE COMPENSATION BIAS CIRCUIT OF PULSE POWER AMPLIFIER Download PDFInfo
- Publication number
- RU225515U1 RU225515U1 RU2023130801U RU2023130801U RU225515U1 RU 225515 U1 RU225515 U1 RU 225515U1 RU 2023130801 U RU2023130801 U RU 2023130801U RU 2023130801 U RU2023130801 U RU 2023130801U RU 225515 U1 RU225515 U1 RU 225515U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amplifier
- power amplifier
- temperature
- temperature compensation
- pulse
- Prior art date
Links
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится электротехнике, в частности к устройствам защиты и температурной стабилизации работы импульсного СВЧ-усилителя мощности. Техническим результатом полезной модели является минимизация изменения электрических параметров усилителя мощности при изменении температуры теплоотвода под воздействием внешних факторов, а также при изменении параметров импульсного режима работы усилителя мощности. Технический результат полезной модели обеспечивается схемой температурной компенсации напряжения смещения импульсного усилителя мощности, при котором стабилизация рабочей точки усилителя осуществляется методом подстройки (компенсацией) напряжения затвора транзистора усилителя по сигналам обратной связи, поступающим от измерителя импульсного значения тока усилителя, от датчика температуры, а также от детектора мощности выходного СВЧ-сигнала, при этом отклик схемы температурной компенсации формируется в течение всего импульса модуляции. 1 ил. The utility model relates to electrical engineering, in particular to protection devices and temperature stabilization of the operation of a pulsed microwave power amplifier. The technical result of the utility model is to minimize changes in the electrical parameters of the power amplifier when the temperature of the heat sink changes under the influence of external factors, as well as when the parameters of the pulse mode of operation of the power amplifier change. The technical result of the utility model is provided by a temperature compensation circuit for the bias voltage of a pulsed power amplifier, in which the stabilization of the amplifier operating point is carried out by adjusting (compensating) the gate voltage of the amplifier transistor using feedback signals coming from the amplifier pulse current meter, from the temperature sensor, as well as from power detector of the output microwave signal, while the response of the temperature compensation circuit is formed during the entire modulation pulse. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к устройствам защиты и температурной стабилизации работы импульсного СВЧ-усилителя мощности.The utility model relates to devices for protection and temperature stabilization of the operation of a pulsed microwave power amplifier.
Известно техническое решение по реализации схемы смещения усилителя (Патент № US 8.319.560 B2, США, 2012 г.), которое устанавливает рабочую точку усилителя посредством управления напряжением затвора транзистора усилителя. Температурная компенсация смещения осуществляется по сигналу обратной связи измерителя тока стока транзистора усилителя. Реализация схемы измерения тока стока транзистора усилителя, представлена схемой на основе токового зеркала. Недостатком указанного технического решения является отсутствие возможности стабилизации тока стока транзистора усилителя, работающего в импульсном режиме, а именно в режиме модуляция стока.There is a known technical solution for implementing an amplifier bias circuit (Patent No. US 8.319.560 B2, USA, 2012), which sets the operating point of the amplifier by controlling the gate voltage of the amplifier transistor. Temperature offset compensation is carried out using the feedback signal from the drain current meter of the amplifier transistor. The implementation of a circuit for measuring the drain current of an amplifier transistor is represented by a circuit based on a current mirror. The disadvantage of this technical solution is the inability to stabilize the drain current of an amplifier transistor operating in pulse mode, namely in drain modulation mode.
Известно техническое решение по реализации схемы смещения усилителя (Патент № US 8.319.559 B2, США 2012 г.), устанавливающее рабочую точку усилителя посредством управления напряжением затвора усилителя, при котором в цепи питания встроен линейный стабилизатор. Недостатком такого решения является отсутствие возможности стабилизации тока усилителя, работающего в импульсном режиме.There is a known technical solution for implementing an amplifier bias circuit (Patent No. US 8.319.559 B2, USA 2012), which sets the operating point of the amplifier by controlling the amplifier gate voltage, in which a linear stabilizer is built into the power circuit. The disadvantage of this solution is the inability to stabilize the current of an amplifier operating in pulse mode.
Известно решение по реализации схемы смещения усилителя
(Патент № US 8.829.997 B1, США, 2014 г.), предназначенное для установки рабочей точки усилителя посредством управления затвора транзистора усилителя с использование направленного ответвителя на входе усилителя. При этом сигнал обратной связи формируется из величины мощности входного СВЧ-сигнала. Поскольку основу схему составляют детекторы на основе диодных сборок с пассивными фильтрами, то, как следствие, недостатком является снижение температурной стабильности схемы формирования смещения.A known solution for implementing an amplifier bias circuit
(Patent No. US 8.829.997 B1, USA, 2014), designed to set the operating point of the amplifier by controlling the gate of the amplifier transistor using a directional coupler at the amplifier input. In this case, the feedback signal is formed from the power value of the input microwave signal. Since the circuit is based on detectors based on diode assemblies with passive filters, the resulting disadvantage is a decrease in the temperature stability of the bias generation circuit.
Известно решение по реализации схемы смещения усилителя
(Патент № US 10.038.404 B1, США, 2018 г.) для установки рабочей точки усилителя посредством управления напряжением затвора транзистора усилителя. Сигнал обратной связи формируется из значения тока стока транзистора усилителя. При этом температурная компенсация напряжения затвора осуществляется схемой контроллера, использующего цифровой метод вычисления выходного сигнала. Недостатком является сложность реализации такой схемы для импульсных усилителей из-за необходимости использования высокоскоростных цифровых элементов, а также отсутствие в схеме секвенсора, выполняющего процедуру безопасного включения-выключения нормально-открытых транзисторов усилителя.A known solution for implementing an amplifier bias circuit
(US Patent No. 10.038.404 B1, 2018) to set the operating point of the amplifier by controlling the gate voltage of the amplifier transistor. The feedback signal is generated from the drain current value of the amplifier transistor. In this case, temperature compensation of the gate voltage is carried out by a controller circuit that uses a digital method for calculating the output signal. The disadvantage is the complexity of implementing such a circuit for pulse amplifiers due to the need to use high-speed digital elements, as well as the absence in the circuit of a sequencer that performs the procedure for safely turning on and off the normally open transistors of the amplifier.
Ближайшим техническим решением является реализация схемы смещения (Патент № US 9.325.281 B2, США 2016 г.), предназначенное для установки рабочей точки и температурной компенсации посредством управления напряжением затвора транзистора усилителя. При этом реализована схема защитных интервалов секвенсора на основе цифровых и цифро-аналоговых элементов. Недостатком указанного технического решения является отсутствие возможности реализации схемы температурной компенсации схемы смещения для усилителей, работающих в импульсном режиме.The closest technical solution is to implement a bias circuit (2016 US Patent No. 9,325,281 B2) designed to set the operating point and temperature compensation by controlling the gate voltage of the amplifier transistor. At the same time, a circuit of sequencer guard intervals is implemented based on digital and digital-analog elements. The disadvantage of this technical solution is the inability to implement a temperature compensation circuit for the bias circuit for amplifiers operating in pulse mode.
Техническим результатом полезной модели является схема температурной компенсации напряжения смещения импульсного усилителя мощности, обеспечивающая решение задачи по минимизации изменения электрических параметров усилителя мощности при изменении температуры теплоотвода под воздействием внешних факторов, а также при изменении параметров импульсного режима работы усилителя мощности. Кроме того, схема позволяет обеспечить аварийную защиту по величине рассеиваемой мощности в течение каждого импульса модуляции.The technical result of the utility model is a temperature compensation circuit for the bias voltage of a pulsed power amplifier, which provides a solution to the problem of minimizing changes in the electrical parameters of the power amplifier when the temperature of the heat sink changes under the influence of external factors, as well as when the parameters of the pulsed operating mode of the power amplifier change. In addition, the circuit allows for emergency protection based on the amount of power dissipated during each modulation pulse.
Технический результат полезной модели обеспечивается схемой температурной компенсации напряжения смещения импульсного усилителя мощности, при котором стабилизация рабочей точки усилителя осуществляется методом подстройки (компенсацией) напряжения затвора транзистора усилителя по сигналам обратной связи, поступающим от измерителя импульсного значения тока усилителя, от датчика температуры, а также от детектора мощности выходного СВЧ-сигнала, при этом отклик схемы температурной компенсации формируется в течение всего импульса модуляции.The technical result of the utility model is provided by a temperature compensation circuit for the bias voltage of a pulsed power amplifier, in which the stabilization of the amplifier operating point is carried out by adjusting (compensating) the gate voltage of the amplifier transistor using feedback signals coming from the amplifier pulse current meter, from the temperature sensor, as well as from power detector of the output microwave signal, while the response of the temperature compensation circuit is formed during the entire modulation pulse.
Полезная модель иллюстрируется фигурой 1, на которой представлены:The utility model is illustrated in Figure 1, which shows:
1 – модулятор импульсного СВЧ-усилителя (тип модуляции: по питанию);1 – modulator of a pulsed microwave amplifier (modulation type: power supply);
2 – схема температурной компенсации напряжения смещения импульсного усилителя;2 – temperature compensation circuit for the bias voltage of a pulse amplifier;
3 – стабилизаторы напряжения питания;3 – supply voltage stabilizers;
4 – дифференциальный усилитель измерительного шунта;4 – differential amplifier of the measuring shunt;
5 – измерительный шунт для определения импульсного тока потребления усилителя;5 – measuring shunt for determining the pulse current consumption of the amplifier;
6 – генератор опорных напряжений;6 – reference voltage generator;
7 – фильтр нижних частот;7 – low pass filter;
8 – буферный усилитель;8 – buffer amplifier;
9 – резистивный делитель установки порога превышения по току усилителя;9 – resistive divider for setting the threshold for exceeding the current of the amplifier;
10 – компаратор превышения тока усилителя;10 – amplifier current overcurrent comparator;
11 – компаратор порогового значения напряжения смещения усилителя;11 – amplifier bias voltage threshold comparator;
12 – аналоговый сумматор сигналов;12 – analog signal summator;
13 – температурный датчик теплоотвода усилителя;13 – amplifier heat sink temperature sensor;
14 – импульсный СВЧ-усилитель;14 – pulse microwave amplifier;
15 – направленный ответвитель;15 – directional coupler;
16 – измеритель мощности выходного сигнала на основе диодного детектора.16 – output signal power meter based on a diode detector.
Решение задачи температурной компенсации транзистора усилителя, работающего в импульсном режиме, выполняется за счет контроля рассеиваемой мощности транзистора усилителя. Предпосылкой к этому является зависимость температуры полупроводникового кристалла транзистора усилителя от теплового сопротивления «переход-теплоотвод» и рассеиваемой мощности, а также аддитивной компоненты – температуры теплоотвода кристалла транзистора усилителя. В данной задаче допускается принять тепловое сопротивление постоянной компонентой в пределах рабочих мощностей усилителя. Температура теплоотвода является медленно меняющейся компонентой, а рассеиваемая мощность – высокочастотной компонентой. С этой целью, помимо сигнала датчика температуры теплоотвода транзистора усилителя, введены еще два сигнала обратной связи: импульсное значение тока стока транзистора усилителя и мощность выходного сигнала усилителя, позволяющих проводить измерение величины рассеиваемой мощности. Такое решение позволяет формировать отклик цепи компенсации в пределах длительности прямоугольного импульса модуляции напряжения стока транзистора усилителя, что является преимуществом относительно методов, использующих усредненные значения сигналов и не позволяющих учитывать эффект разогрева транзистора усилителя в течение импульса. Обработка сигналов обратной связи осуществляется аналоговой схемой, в основе которой заложены схемы на операционных усилителях. Применение аналоговых схем обработки сигналов обратной связи при решении данной задачи является оправданным относительно цифровых решений, а настройка сводится к расчету простых цепей обвязки.The solution to the problem of temperature compensation of an amplifier transistor operating in pulse mode is performed by controlling the power dissipation of the amplifier transistor. A prerequisite for this is the dependence of the temperature of the semiconductor crystal of the amplifier transistor on the thermal resistance of the junction-heatsink and power dissipation, as well as the additive component - the temperature of the heatsink of the amplifier transistor crystal. In this problem, it is allowed to assume that the thermal resistance is a constant component within the operating power of the amplifier. The heat sink temperature is the slow-varying component, and the power dissipation is the high-frequency component. For this purpose, in addition to the signal from the heat sink temperature sensor of the amplifier transistor, two more feedback signals are introduced: the pulse value of the drain current of the amplifier transistor and the power of the amplifier output signal, allowing for measuring the amount of power dissipation. This solution makes it possible to form the response of the compensation circuit within the duration of a rectangular pulse of modulation of the drain voltage of the amplifier transistor, which is an advantage over methods that use averaged signal values and do not allow the effect of heating the amplifier transistor to be taken into account during the pulse. Feedback signal processing is carried out by an analog circuit, which is based on operational amplifier circuits. The use of analog circuits for processing feedback signals when solving this problem is justified relative to digital solutions, and the setup is reduced to the calculation of simple wiring circuits.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU225515U1 true RU225515U1 (en) | 2024-04-23 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996033555A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | Qualcomm Incorporated | Temperature compensated automatic gain control |
| RU2134021C1 (en) * | 1997-01-31 | 1999-07-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Process controlling power of radio signal in correspondence with changes of frequency and temperature in transmitter of search call |
| RU2209504C2 (en) * | 1997-01-27 | 2003-07-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | High-dynamic-range variable-gain amplifier |
| US8829997B1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-09-09 | M/A-Com Technology Solutions Holdings, Inc. | Monolithic integrated power regulation for power control and/or bias control |
| US9325281B2 (en) * | 2012-10-30 | 2016-04-26 | Rf Micro Devices, Inc. | Power amplifier controller |
| US10038404B1 (en) * | 2017-06-22 | 2018-07-31 | Infineon Technologies Ag | Adaptive biasing control for radio frequency power amplifiers |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996033555A1 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | Qualcomm Incorporated | Temperature compensated automatic gain control |
| RU2209504C2 (en) * | 1997-01-27 | 2003-07-27 | Квэлкомм Инкорпорейтед | High-dynamic-range variable-gain amplifier |
| RU2134021C1 (en) * | 1997-01-31 | 1999-07-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Process controlling power of radio signal in correspondence with changes of frequency and temperature in transmitter of search call |
| US8829997B1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-09-09 | M/A-Com Technology Solutions Holdings, Inc. | Monolithic integrated power regulation for power control and/or bias control |
| US9325281B2 (en) * | 2012-10-30 | 2016-04-26 | Rf Micro Devices, Inc. | Power amplifier controller |
| US10038404B1 (en) * | 2017-06-22 | 2018-07-31 | Infineon Technologies Ag | Adaptive biasing control for radio frequency power amplifiers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI411904B (en) | Voltage regulator | |
| US7889525B2 (en) | System and method for phase dropping and adding | |
| US8379424B2 (en) | Method and system for managing the temperature in a speed controller | |
| CN108808437B (en) | Drive circuit and optical module using same | |
| US11728805B2 (en) | Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device | |
| US20170359033A1 (en) | Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device | |
| US7124592B2 (en) | Temperature controlling circuit for a semiconductor light-emitting device | |
| GB2510393A (en) | An envelope-tracking amplifier with a linear amplifier having an output offset current for improved efficiency | |
| EP0376555B1 (en) | Laser control method and circuitry | |
| RU225515U1 (en) | TEMPERATURE COMPENSATION BIAS CIRCUIT OF PULSE POWER AMPLIFIER | |
| Ding et al. | Active junction temperature control for sic mosfets based on a resistor-less gate driver | |
| US10560092B2 (en) | Control circuit for power switch | |
| JPH01117385A (en) | Control method for semiconductor laser bias current | |
| CA2224727C (en) | Laser drive circuit | |
| KR100665454B1 (en) | Switching control regulator circuit for generating of stability voltage | |
| KR101247219B1 (en) | Current Limit circuit | |
| US3652922A (en) | Constant current series regulator with control of bias current energizing control circuit of the regulator | |
| JP3403195B2 (en) | In particular, a MESFET power amplifier mounted on a satellite for microwave signal amplification and its power supply unit | |
| KR100272403B1 (en) | Laser diode driver | |
| JP2003218655A (en) | Traveling wave power control method for high frequency power supply and high frequency power supply | |
| RU213814U1 (en) | Laser source | |
| SU650066A1 (en) | Dc voltage stabilizer | |
| WO2017218327A1 (en) | Circuits and operating methods thereof for monitoring and protecting a device | |
| RU2246747C1 (en) | Method for controlling static stabilized direct current voltage sources working in parallel for common load | |
| Kovatchev et al. | Analysis and investigations on a digitally controlled LED buck driver for automotive LED applications |