专利名称：射频功率放大器温度补偿电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频功率放大器技术领域，具体是指一种具有稳定增益作 用的射频功率放大器温度补偿电路。
技术背景射频功率放大器作为各种无线通讯系统发射机中的关键部件，各通信标准对其各项指标均有严格要求，随着数据传输量的增大，当前的3G标 准对射频功率放大器提出j更为苛刻的要求，在高线性度、高效率的基础 上，还要求射频功率放大器在整个温度变化范围内具有良好的温度特性指 标。砷化镓异质结器件(GaAs HBT)是一种具有高线性度与高效率性能的 射频器件，被广泛应用在移动通信系统中的线性功率放大器设计中，但目 前采用Ga^ HBT器件设计的射频功率放大器的性能在不同温度下存在较 大偏差，因为温度变化会引起功率晶体管的结压降及放大倍数变化，从而 导致射频功率放大器的增益受温度影响而有较大变化。对于一个典型的二 级射频功率放大器来说，其增益随温度的变化通常在2 3dB，这会导致使 用该射频功率放大器的手持设备性能随温度变化偏差很大，为了补偿这种 性能偏差，就需要采用温度补偿技术来补偿射频功率放大器的增益随温度 变化而产生的这一偏差。目前的射频功率放大器温度补偿技术中，主要集 中在设计带温度补偿的偏置电路与采用带温度补偿的电源电压控制电路 来实现温度补偿。带温度补偿的偏置电路着重在于提供一个不随电源电压 及温度变化的偏置电流，它能部分的补偿功率晶体管结压降随温度的变 化，但由GaAsHBT器件的放大倍数公式P二ql。/KT可知，放大器的增益除了与偏置电流1。有关还直接和温度相关，在不影响偏置电路自身调节能力 的前提下，采用带温度补偿偏置电路的方法对于减少射频功率放大器的增 益随温度的变化效果不大。对于采用带温度补偿的电源电压控制电路来实 现温度补偿的方法，由于它是利用一个与温度相关的电源电压来调节射频 功率放大器，这种温度补偿方法主要是用来补偿输出功率随温度的变化，度变化而变化的效果不大。发明内容本发明需解决的问题是提供一种能够有效减少射频功率放大器增益 随温度变化而变化的温度补偿电路。为解决上述问题，本发明所采取的基本技术方案为提供一种射频功 '率放大器温度补偿电路，用于抑制射频功率放大器增益随温度变化而产生 的偏差，具体包括一控制电路，所述控制电路产生一随射频功率放大器芯 片温度变化而变化的控制电压vtf以调节射频功率放大器反馈环路的反馈 量，所述反馈环路连接于射频功率放大器输入端与输出端之间。所述控制电路产生的控制电压Vt^函数关系为Vtf=Vtf。+f(T);其中f(T)为温度补偿 函数，V柳取温度为常温25。C时控制电路输出的电压值。优选的方案为所述反馈环路中设有用于检测射频功率放大器芯片温 度变化的温敏元件，所述温敏元件输出信号自动调节射频功率放大器的反 馈量。更为优选的方案为进一步包括一带温度补偿功能的匹配网络以调节匹配网络对输入信号的衰减量，所述匹配网络连接于射频功率放大器输入^山乂而。针对上述问题，基于基本方案，本发明还可以这样实现所述控制电 路产生一随射频功率放大器芯片温度变化而变化的控制电压Vbias以调节射 频功率放大器偏置电路的偏置电流，所述偏置电路连接于射频功率放大器 的输入端。所述控制电路产生的控制电压Vbias的函数关系为Vbias=VbiasQ+f (T)， 其中f (T)为温度补偿函数，V^。取温度为常温25'C时控制电路输出的电压 值。优选的，进一步包括带温度补偿功能的反馈环路，所述反馈环路连接 于射频功率放大器输入端与输出端之间；反馈环路设有用于检测射频功率 放大器芯片温度变化的温敏元件，所述温敏元件输出信号自动调节射频功 率放大器的反馈量。输入信号的衰减量，所述匹配网络连接于射频功率放大器输入端。 与现有技术相比，本发明的有益效果在于1) 通过调节射频功率放大器的反馈量来补偿功率放大器增益随温度的 变化，这样能在不影响射频功率放大器的效率等其他指标的前提下来减少 增益随温度的变化，并且，这种改变反馈环路反馈量的方法能同时改善射 频功率放大器的线性度指标；2) 本发明所述基本方案结合后续优选方案，进一步提高射,功率放大器的增益随温度的补偿能力，使射频功率放大器增益性能更加稳定；3) 采用所述温度补偿电路，当温度在-20 8(TC范围内变化时，射 频功率放大器的增益变化小于土O. 5dB;4) 本发明所述电路结构简洁，在提高射频功率放大器增益随温度变 化的补偿性能的同时不会增加太多成本。
图1为所述温度补偿电路实施例一原理框图；图2为所述温度补偿电 路实施例二原理框图；图3为所述温度补偿电路实施例三原理框图；图4 为所述温度补偿电路实施例四原理框图；图5为所述温度补偿电路实施例 五原理框图；图6为所述温度补偿电路实施例六原理框图；图7为所述温 度补偿电路实施例四电路原理图；图8为所述温度补偿电路实施例六电路 原理框图；图9为采用上述实施例一的温度补偿电路与不采用温度补偿电 路的二级射频功率放大器增益随温度变化的对比图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图及实施例对本发明作进 一步的详细说明。图l为所述温度补偿电路实施例一原理框图。如图，控制电路与反馈 环路相连，反馈环路跨接于射频功率放大器的输入与输出之间。该实施例 的实现方式是利用控制电路产生一个跟随芯片温度变化的控制电压Vtf，其 函数关系为Vtf=Vtf。+f (T)，其中f (T)为温度补偿函数,然后利用这个控制电 压来控制射频功率放大器反馈环路的反馈量，由GaAs HBT器件的放大倍 数P二ql。/KT可知，在假定偏置电流I。不随温度变化的情况下，射频功率 放大器的增益随温度T的上升而下降，本发明专利通过控制电压Vtf来调节变化，从而 起到温度补偿作用。参照图9，为采用上述实施例一的温度补偿电路与不采用温度补偿电 路的二级射频功率放大器增益随温度变化的对比图。其中纵轴表示增益， 横轴表示温度，实线为不带温度补偿的增益曲线，虚线为带温度补偿的增益曲线。从图可以看出，在不采用温度补偿技术时，在温度从-2(TC变化 到8(TC时，射频功率放大器的增益变化达土1.2dB，在采用温度补偿电路 后，射频功率放大器的增益变化减少至土0.5dB。图2为所述温度补偿电路实施例二原理框图。本实施例在图1所示实 施例基础上在反馈环路中增加了温敏元件。如图，控制控制电路与反馈环 路相连，带温敏元件的反馈环路跨接在射频功率放大器的输入端与输出端 之间。该实施例的实现方式是利用反馈环路中的温敏元件检测芯片的温度 变化，并和控制电路产生的控制电压Vtf， 二者共同调节射频功率放大器的 反馈量，从而达到补偿射频功率放大器增益随温度变化的目的。实际应用 中，所述的带温敏元件的反馈环路也可直接用于调节射频功率放大器的反 馈量，也可以达到较好的调节效果，而省去控制电路部分的控制，达到节 约成本的目的。图3为本发明专利第三种优选实施电路图。如图，该实施例是在图2 所述实施例基础上增加了一带温度补偿的匹配网络接于射频功率放大器 输入端。增加部分的实现方式是利用匹配网络中的温敏元件检测芯片的温 度变化，并调节匹配网络对输入信号的衰减量，从而来调节射频功率放大 器的增益随温度的变化，以达到对射频功率放大器增益随温度变化的补 偿。实际应用中，该模块也可单独使用以调节射频功率放大器增益变化， 或者与图2所述实施例并用，以达到更好的调节效果。图4为所述温度补偿电路实施例四原理框图。如图，射频功率放大器 射频信号的输入端连接有偏置电路，所述的控制电路连接于偏置电路上， 以产生控制电压Vbias 。该实施例的实现方式为利用控制电路产生一个跟随 温度变化的控制电压Vb,其函数关系为Vbias二Vk。+f(T)，其中f(T)为温度补偿函数，然后利用这个控制电压Vk来调节射频功率放大器的偏置电流Ic，由GaAs HBT器件的放大倍数P =qIe/KT可知，当偏置电流1。与温度T 关系一致时，便可补偿射频功率放大器增益随温度的变化。采用这种温度 补偿方法不会影响偏置电路自身的温度调节能力，从而这种温度补偿方法 可与带温度补偿的偏置电路结合使用来进一步提高射频功率放大器的性 能。图7所示为所述温度补偿电路实施例四电路原理图。图中基准电压产 生电路、电压调整电路和偏置电压产生电路一起构成控制电路，其中基准 电压产生电路用于产生一个不随温度和电源电压变化的基准电压Vbs和一 个跟随温度变化的电流I ,电压调整电路把随温度变化的电流Ipm转换成随温度变化的电压VPTAT，同时把VBS转换成一个驱动能力更强的基准电压 VREF，偏置电压产生电路把电压V,和VPTAT进行组合产生一个跟随芯片温度变化的电压V肌s; 二极管D1、 D2、电阻R1、 R2、晶体管Q2构成偏置电路， 用于给功率放大器Ql提供偏置电流；晶体管Ql用于功率放大，.电感Ll 为扼流电感。图8为所述温度补偿电路实施例六电路原理框图。如图，其控制电路 部分与图7相同，电阻R,t、 Rths 、电感L1、和电容C1、 C2构成带温度 补偿的匹配网络，电阻R。。m为一个不随温度变化的电阻，电阻Rt^为一随 温度变化的温敏电阻，当射频功率放大器芯片温度发生变化时，电阻R。。nt 和Rth^的并联阻抗发生变化，从而对输入信号的衰减也发生变化，这样起 到补偿射频功率放大器增益随温度变化的作用。需说明的是，以上仅为本发明较优选的实施例，在未脱离本发明构思 前提下对其所做的任何微小变化及等同替换，均应属于本发明的保护范 围。
权利要求
1、射频功率放大器温度补偿电路，用于抑制射频功率放大器增益随温度变化而产生的偏差，其特征在于包括一控制电路，所述控制电路产生一随射频功率放大器芯片温度变化而变化的控制电压Vtf以调节射频功率放大器反馈环路的反馈量，所述反馈环路连接于射频功率放大器输入端与输出端之间。
2、 根据权利要求l所述的射频功率放大器温度补偿电路，其特征 在于所述控制电路产生的控制电压Vtf的函数关系为Vtf=Vtf。+f (T);其中f(T)为温度补偿函数，V柳取温度为常温25。C时控制电路输出的电压 值。
3、 根据权利要求2所述的射频功率放大器温度补偿电路，其特征 在于，所述反馈环路中设有用于检测射频功率放大器芯片温度变化的温敏元件，所述温敏元件输出信号自动调节射频功率放大器的反馈量。
4、 根据权利要求2或3所述的射频功率放大器温度补偿电路，其 特征在于进一步包括带温度补偿功能的匹配网络以调节匹配网络对输入信号的衰减量，所述匹配网络连接于射频功率放大器输入端。
5、 根据权利要求'l所述的射频功率放大器温度补偿电路，'其特征在于所述控制电路产生一随射频功率放大器芯片温度变化而变化的控制电压Vb^以调节射频功率放大器偏置电路的偏置电流，所述偏置电路连接于射频功率放大器的输入端。
6、 根据权利要求5所述的射频功率放大器温度补偿电路，其特征 在于所述控制电路产生的控制电压Vk的函数关系为Vbias=Vbias。+f (T)，其中f (T)为温度补偿函数，Vbias。取温度为常温25°C时控制电路输出的电压 值。
7、 根据权利要求6所述的射频功率放大器温度补偿电路，其特征 在于，进一步包括带温度补偿功能的反馈环路，所述反馈环路连接于射频功率放大器输入端与输出端之间；反馈环路设有用于检测射频功率放 大器芯片温度变化的温敏元件，所述温敏元件输出信号自动调节射频功率 放大器的反馈量。
8、 根据权利要求6或7所述的射频功率放大器温度补偿电路，其 特征在于进一步包括带温度补偿功能的匹配网络以调节匹配网络对输入 号的衰减量，所述匹配网络连接于射频功率放大器输入端。
全文摘要
本发明公开了一种具有稳定增益作用的射频功率放大器温度补偿电路。所述电路包括一控制电路，所述控制电路产生一随射频功率放大器芯片温度变化而变化的控制电压V<sub>tf</sub>以调节射频功率放大器反馈环路的反馈量，所述反馈环路连接于射频功率放大器输入端与输出端之间；或者所述控制电路产生一随射频功率放大器芯片温度变化而变化的控制电压V<sub>bias</sub>以调节射频功率放大器偏置电路的偏置电流，所述偏置电路连接于射频功率放大器的输入端。本发明所述电路能在不影响射频功率放大器效率等指标的前提下减少增益随温度的变化，且改变反馈环路反馈量的电路能同时改善放大器的线性度指标；所述电路还具有结构简洁、成本低的优点。
文档编号H03F1/30GK101656511SQ200910192108
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者彭凤雄 申请人:惠州市正源微电子有限公司