一种用于功率放大器的有源偏置电路及通信设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于功率放大器的有源偏置电路，同时还涉及一种包含该有源偏 置电路的通信设备，属于移动通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 众所周知，包括WCDMA/TDSCDMA的3G通信系统，以及包括TD-LTE/LTE-FDD的4G 通信系统，为了实现高速数据传输，对功率放大器输出信号的线性度要求远高于GSM850/ EDGE900/DCS1800/PCS1900等通信模式，所以要求功率放大器具有较高的线性输出功率。从 图1可以看出，双工器、滤波器势必带来信号损耗，大大增加了保持功率放大器高线性度的 难度。
[0003] 在功率放大器中，偏置电路负责为功率放大管提供合适的且稳定偏置状态，对于 保持功率放大器的线性度有着重要作用。但是，现有GSM/EDGE/GPRS制式下功率放大器的 偏置电路已经不能完全适用于当下主流的3G/4G手机。3G/4G通信标准要求功率放大器有 更高功率输出。然而在高功率的输出状态下，功率放大器芯片的温度会逐渐升高（主要表 现在功率放大管结温的升高）。而偏置电路要使功率放大管尽量保持稳定的偏置状态，需要 满足两个条件：其一，实现芯片温度可控，避免因温度持续上升与电流增加造成的失控甚至 烧毁芯片；其二，通过反馈机制使功率放大管始终工作于相对稳定的状态中，抑制了温漂所 导致的偏置状态的漂移和线性度的恶化。
[0004] 目前，工业界及学术界虽然已经提出过一些满足上述条件的偏置电路结构，但其 中很多偏置电路结构在生产和使用过程中表现出一定的不足，例如增加工艺难度、损失功 率增益和效率、增加芯片面积和成本等。例如，专利号为ZL200780009732. 5的中国发明 专利中，公开了一种功率放大器中的动态偏置控制电路。然而，功率放大器本身是一种比较 浪费芯片面积的设计方案，相应此专利所引入的偏置电路结构也较为复杂，不适用于3G/4G 手机功率放大器芯片。再例如，专利号为ZL01122022.8的中国发明专利中，公开了一种 用于射频放大器的有源偏置网络电路。而该专利中的功率放大器偏置电路是一种繁琐的结 构，需要功率放大器模组中必须包含单独的一颗基于CMOS工艺的偏置电路芯片，增加了射 频功率放大器芯片的设计实现难度和成本。
[0005] 基于上述可知，目前真正适用于移动通信的功率放大器偏置电路还不能满足实践 中的需要。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于现有芯 片生产工艺、用于功率放大器的有源偏置电路。
[0007] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种包含上述有源偏置电路的通信设 备。
[0008] 为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：
[0009] -种用于功率放大器的有源偏置电路，包括PTAT电流源电路、基准电压电路、隔 离稳压电路以及偏置电压电路；其中，
[0010] 所述PTAT电流源电路输入端连接到电压源，输出端连接基准电压电路，用于产生 与所述电压源和温度成比例的电流；
[0011] 所述基准电压电路产生与所述电流和温度成比例的基准电压；
[0012] 所述隔离稳压电路隔离所述基准电压电路和所述偏置电压电路，通过负反馈的环 路为所述偏置电压电路提供稳定电压；
[0013] 所述偏置电压电路接收所述隔离电压电路的电压，同时连接所述电压源，用于产 生功率放大管的偏置电压。
[0014] 其中较优地，所述PTAT电流源电路包括两组电流镜电路、多个三极管和电阻；其 中，
[0015] 第一组电流镜电路包括三个PM0S管；三个PM0S管的源极连接所述电压源，栅极对 接；第一 PM0S管的漏极连接第一 NM0S管的漏极；第二PM0S管的漏极连接第二NM0S管的漏 极；第三PM0S管的漏极连接所述基准电压电路；
[0016] 第二组电流镜电路包括所述第一 NM0S管和所述第二NM0S管；所述第一 NM0S管的 栅极连接漏极和所述第二NM0S管的栅极，源极连接第一三极管；所述第二NM0S管的源极连 接第一电阻；
[0017] 所述第一三极管与第二三极管串联后接地，
[0018] 所述第一电阻、第三三极管和第四三极管串联后接地。
[0019] 其中较优地，所述第一三极管和第二三极管的发射结面积相等，所述第三三极管 和所述第四三极管的发射结面积相等，且所述第一三极管的发射结面积需大于所述第三三 极管的发射结面积。
[0020] 其中较优地，所述基准电压电路包括三极管和一个电阻；其中，
[0021] 第二电阻的一端分别连接所述PTAT电流源电路和所述隔离稳压电路；
[0022] 所述第二电阻的另一端连接第五三极管的集电极和基极；所述第五三极管的发射 极连接第六三极管的集电极和基极；所述第六三极管的发射极接地。
[0023] 其中较优地，所述隔离稳压电路包括电阻和三极管；其中，
[0024] 第七三极管的集电极连接所述基准电压电路的输出端和第三电阻的一端，基极连 接所述第三电阻的另一端与第八三极管的集电极，发射极连接第四电阻和所述第八三极管 的基极；
[0025] 所述第八三极管的发射极和所述第四电阻的另一端分别接地；
[0026] 所述第七三极管、所述第三电阻和所述第八三极管的连接点连接所述偏置电压电 路。
[0027] 其中较优地，所述第八三极管的发射极通过电阻接地。
[0028] 其中较优地，所述偏置电压电路为三极管；其中，
[0029] 第九三极管的集电极连接所述电压源，基极接收所述隔离稳压电路提供的电压， 发射极连接所述功率放大管的基极。
[0030] 其中较优地，所述偏置电压电路还包括若干并联的二极管；其中，
[0031] 各所述二极管的阳极接地，阴极连接所述第九三极管的集电极。
[0032] 其中较优地，所述有源偏置电路还包括自热补偿电路：
[0033] 所述自热补偿电路包括三极管和电阻；第十三极管的基极与所述功率放大管的基 极相连接，集电极通过第五电阻接地，发射极连接所述功率放大管的集电极。
[0034] 一种通信设备，其中的功率放大器采用上述的有源偏置电路。
[0035] 本发明所提供的有源偏置电路可以基于现有的芯片生产工艺实现，能够在一定程 度上抑制温度漂移导致的偏置状态漂移，为功率放大管提供稳定的偏置状态；同时引入的 补偿机制，可以有效克服大功率输出状态下温度升高所导致的线性度恶化，有效提高功率 放大器的线性度。
【附图说明】
[0036] 图1为一个零中频射频收发机的结构框图；
[0037] 图2为本发明所提供的有源偏置电路的原理框图；
[0038] 图3为本发明中，第一实施例的电路结构示意图；
[0039] 图4为图3中偏置电压电路的二极管的等效电路图；
[0040] 图5为本发明中，偏置电压电路的电路图；
[0041] 图6为图3中自热补偿电路的等效电路图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细说明。
[0043] 参见图2,本发明所提供的有源偏置电路包括PTAT(proportionaltoabsolute temperature,与绝对温度成正比）电流源电路10、基准电压电路20、隔离稳压电路30以及 偏置电压电路40。其中，PTAT电流源电路10的输入端连接到电压源，输出端连接基准电压 电路20，用于产生与电压源和温度成比例的电流；基准电压电路20产生与电流和温度成比 例的电压；隔离稳压电路30隔离基准电压电路20和偏置电压电路40,通过负反馈的环路 为偏置电压电路40提供稳定电压；偏置电压电路40接收隔离稳压电路30的电压，同时连 接电压源，用于产生功率放大器所需的偏置电压。需要说明的是，本有源偏置电路不限制功 率放大器的级数，例如包含一级功率放大管的单级功率放大器、包含三级功率放大管的多 级功率放大器等。下面以包含两个功率放大管的两级功率放大器为实施例进行说明。
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