专利名称：偏置控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏置控制装置，适用于例如在卫星基站所使用的使用 了FET的功率放大装置。
背景技术：
在卫星基站中，使用将调制信号放大到发送功率的功率放大装置。在 该功率放大装置使用多个FET (Field Effect Transistor:场效应晶体管)的 情况下，要求各FET的偏置电压的调整。并且，为了调整偏置电压，考虑 各FET的温度特性而对每个FET进行偏置电压调整是必要、不可缺少的。
但是，上述FET中，作为半导体材料使用氮化镓(GaN)或砷化镓 (GaAs)。该FET是在未施加栅极偏置时也流动漏极电流的耗尽型的FET， 夹断电压为负电压。当栅极偏置成为零电位或者正电压时，在漏极流动过 电流，FET的结温上升，导致FET的损坏。因此，栅极偏置电路需要对工 作中的FET —直供给负电压。
日本专利公开2003-8385号公报公开了带有温度补偿功能的偏置电路。 该偏置电路通过使用热敏电阻等温度检测器来使FET的偏置电压变化，由 此进行温度补偿。
但是，即使使用该带有温度补偿功能的偏置电路，也足以预想到，偏 置电路成为被称为失控状态的不能控制的状态，或者发生向来自温度检测 器的信号的干扰(混调制)等异常。在这种情况下，有时设定栅极偏置为 FET由于本身的漏极电流的发热而破损那样的电压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种偏置控制装置，不错误地设定栅极偏置为
FET破损那样的电压，就能够进行FET的偏置调整。
本发明的偏置控制装置具有温度检测器，对耗尽型FET (场效应晶 体管Field Effect Transistor)的周围温度进行检测；第1电压生成部，根 据该温度检测器的输出，生成正电压的温度补偿用电压信号；第2电压生 成部，生成正电压的偏置电压信号；以及运算放大器，将温度补偿用电压 信号和偏置电压信号相加并反向放大，而生成向FET施加的负电压的偏置 电压。
并且，本发明的偏置控制装置为，进行多个耗尽型FET (场效应晶体 管Field Effect Transistor)的偏置控制的偏置控制装置，具有温度检测 器，对多个FET的周围温度进行检测；第l电压生成部，根据该温度检测 器的输出，生成在多个FET之间通用的正电压的温度补偿用电压信号；第 2电压生成部，对每个FET生成正电压的单独偏置电压信号；以及多个运 算放大器，对每个FET设置，将温度补偿用电压信号和单独偏置电压信号 相加并反向放大，而生成向FET施加的负电压的偏置电压。
图1是对使用了实施例的偏置控制装置的功率放大装置的构成进行表 示的方框图。
图2是表示图1所示的控制部的构成的电路方框图。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细说明本发明实施例的偏置控制装置。 图1是对使用了实施例的偏置控制装置的功率放大装置的构成进行表 示的方框图。
在图1中表示具有偏置控制装置1的、使用了多个FET12、 22的大功 率固体功率放大器。FET12、 22为使用了相同素材、例如氮化镓的耗尽型 FET。为了得到各FET12、 22之间的足够的绝缘，使用了FET12、 22的各 放大器模块单独地收纳在电磁遮蔽用的金属壳体14、 24中。
应放大的RF (射频Radio frequency)信号供给到输入端子11， RF信号的功率由FET12放大，所放大的信号功率从输出端子13输出。同样， RF信号供给到输入端子21， RF信号的功率由FET22放大，所放大的信号 功率从输出端子23输出。
FET12、 22的栅极偏置电压由偏置控制装置1生成，并施加到FET12、 22的栅极G。
栅极偏置控制装置1具有温度检测器351、第1电压生成部2、第2电 压生成部3以及运算放大器33、 34。第1电压生成部2根据温度检测器351 的输出生成正电压的温度补偿用电压信号。第2电压生成部3生成正电压 的偏置电压信号。并且，运算放大器33、 34将温度补偿用电压信号和偏置 电压信号相加并反向放大。
温度检测器351对FET12、 22的周围温度进行检测。 一般FET12的周 围温度与FET22的周围温度大致相同，因此温度检测器351接近某一个FET 设置。在实施例中，温度检测器351在金属壳体14中接近FET12地设置。 温度检测器351以外的偏置控制装置1偏置在金属壳体14的外部。
第2电压生成部3具有固定电压产生部32和可变电阻36、 37。
固定电压产生部32例如具有固定电压产生电路，产生作为基准的规定 的正电压。该正电压由可变电阻36、 37分压，生成偏置电压信号。偏置电 压信号经由电阻R1、 R2供给到运算放大器33、 34的反向输入端子。可变 电阻36、 37的一端与固定电压产生部32的输出连接，另一端接地，并且 从滑动端子取出被分压的电压。根据滑动端子的位置，能够任意地设定偏 置电压信号的电压，由此单独地、任意地设定赋予各FET12、 22的偏置电 压。
另外，固定电压产生部32也可以具有可变电压产生电路，调整为输出 预先规定的正电压。并且，固定电压产生部32对于可变电阻36、 37通用 设置，但是固定电压产生部32也可以对于可变电阻36、 37单独设置。
第l电压生成部2具有可变电压产生部31和控制部35。
可变电压产生部31例如具有数字/模拟(D/A)变换器(未图示)，根 据从控制部35发送的与FET12、 22的周围温度对应的修正数据，产生与 温度对应的正电压的温度补偿用电压信号。温度补偿用电压信号经由电阻 R3、 R4供给到运算放大器33、 34的反向输入端子。
这些可变电压产生部31以及固定电压产生部32，通过正电压的电源来动作。
运算放大器33、34将偏置电压信号和温度补偿用电压信号相加并反向 放大，而生成负电压的栅极偏置电压。该栅极偏置电压被供给到FET12、 22的栅极G。
控制部35将与温度检测器351检测的FET12、 22的周围温度对应的 修正数据发送到可变电压产生部31。
图2是表示控制部35的构成的电路方框图。控制部35具有模拟/数字 (A/D)变换器352和修正存储器353。
温度检测器351例如包括热敏电阻，检测FET12、 22的周围温度，并 作为温度信号输出与温度对应的电压。如上所述，温度检测器351在金属 壳体14中接近FET12地设置。温度信号通过线缆输入到控制部35。在控 制部35中，模拟/数字变换器352将温度信号变换为数字值，并输出数字 温度数据。数字温度数据被作为地址数据赋予被修正存储器353。
修正存储器353，在周围温度的变化范围(例如0"C 7(TC)中，与微 小间隔的各温度值对应地存储修正数据。修正数据是决定可变电压产生部 31生成的温度补偿用电压信号的电压值的数据。
修正存储器353将数字温度数据用作为地址数据，读出与温度检测器 351检测的温度相对应的修正数据。修正存储器353使用可变电压产生部 31和电路间通信接口 (例如I2C (内部集成电路Inter-Integrated Circuit)) 进行通信，将读出的修正数据向可变电压产生部31发送。可变电压产生部 31通过数字/模拟变换器(未图示)产生与修正数据相对应的正电压的温度 补偿用电压信号。如此，生成与FET12、 22的周围温度相对应的温度补偿 用电压信号。
下面，对上述构成的偏置控制装置1的FET12、 22的偏置电压的调整 进行说明。
FET12、 22是相同素材的FET，但是设定漏极的空载电流的栅极偏置 电压值在各个FET中不同。因此，在实施例中，第2电压生成部3生成用 于各FET的偏置电压信号。BP，通过将固定电压产生部32产生的正电压 通到可变电阻36、 37，由此对各个FET12、 22调整输入到各运算放大器 33、 34的偏置电压信号的正电压。
并且，作为温度补偿功能，第1电压生成部2根据温度检测器351的输出生成正电压的温度补偿用电压信号。即，可变电压产生部31与由温度 检测器351检测的FET12、 24的周围温度相对应，生成温度补偿用电压信 号。栅极偏置电压值随着温度补偿用电压信号的变化而改变。栅极偏置电 压-温度的特性曲线由半导体的素材引起，因此相同素材的FET12、 22之间 的个体差较小。因此，在实施例中，对FET12、 22施加相同的温度补偿电 压。
可变电压产生部31，根据从控制部35发送的补偿数据，产生与温度 相对应的电压的温度补偿用电压信号。可变电压产生部31构成为，例如通 过使用了数字电位计的数字/模拟(D/A)变换器，来制作Vmin Vdd的范 围的温度补偿用电压信号。并且，固定电压产生部32和可变电阻36、 37， 能够与可变电阻36、 37的滑动接点的位置相对应，制作0V Vdd的偏置电 压信号。此处，Vmin为可变电压产生部31能够输出的正电压的最低电压， Vdd为可变电压产生部31以及固定电压产生部32的动作电压。
当使该二者的信号在放大率-1.00倍的运算放大器33、 34中相加并反 向放大时，其输出电压范围为-Vmin 2Vdd。
假设，即使由于控制部35的失控、向连接温度检测器351和控制部 35的信号的干扰(混调制)等，可变电压产生部31生成错误电压的温度补 偿用电压信号，也一定对各FET12、 22的栅极施力B-Vmin以下的负电压。 因此，栅极不会成为零电位或者正电压。因此，能够防止由于漏极的过电 流导致结温的上升而FET12、 22破损。
并且，可变电压产生部31输出Vmin以上的电压，因此即使在与各个 FET12、 22相对应的偏置的微调整中错误地将来自可变电阻Rl、 R2的输 出电压设定为零电位，向各FET12、22的栅极供给的偏置电压也会为-Vmin 以下。因此，能够防止由于漏极的过电流导致结温的上升而FET12、 22破 损。
并且，在实施例中，在可变电压产生部31中使用以正电压进行动作的 可变电压产生用集成电路。该集成电路比产生负电压的可变电压产生用集 成电路容易得到，并且与控制部35的配合性较好。并且，该集成电路能够 生成具有满足FET12、 22的要求的较高的稳定度的输出电压(温度补偿用 电压信号)。
在以上那样的实施例的偏置控制装置1中，第1电压生成部2的可变电压产生部31，生成在FET12、 22之间通用的比Vmin高的电压的温度补 偿用电压信号。并且，在该温度补偿用电压信号以外，第2电压生成部3 生成对每个FET12、 22不同的0V以上的偏置电压信号。通过各运算放大 器33、 34对这些温度补偿用电压信号和偏置电压信号进行相加反向放大， 而生成各FET12、 22用的偏置电压。
因此，即使温度补偿用电压信号产生异常，也能够防止偏置电压成为 -Vmin以下，偏置电压被设定为FET12、 22破损那样的电压。并且，在与 各个FET12、 22相对应的偏置电压的调整中，防止FET12、 22的偏置被错 误地设定为零电位或者正电位。
并且，通过使运算放大器33、 34进行相加反向放大，能够在可变电压 产生部31以及固定电压产生部32中使用正电压动作的通用的集成电路。
如上所述根据本发明，提供一种偏置控制装置，不错误地设定栅极偏 置为FET破损那样的电压，能够进行FET的偏置调整。
在上述实施例中，说明了对2个FET12、 22调整栅极偏置电压的例子， 但是本发明也能够使用于对3个以上的FET调整栅极偏置电压的偏置控制 装置。并且，本发明也适用于使用1个FET的放大装置的偏置控制装置。
本发明的偏置控制装置，也可以对各FET分别设置温度检测器、控制 部、可变电压产生部。此时，偏置控制装置能够对各个FET赋予对每个FET 单独补偿的最佳的偏置电压。
对于本领域技术人员来说，其他优点和变通是很容易联想得到的。因 此，本发明就其较宽方面而言，并不限于本申请给出和描述的具体细节和 说明性实施例。因此，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总发明构 思精神或保护范围的前提下，可以做出各种修改。
权利要求
1.一种偏置控制装置，其特征在于，具有温度检测器，对耗尽型场效应晶体管的周围温度进行检测；第1电压生成部，根据该温度检测器的输出，生成正电压的温度补偿用电压信号；第2电压生成部，生成正电压的偏置电压信号；以及运算放大器，将上述温度补偿用电压信号和上述偏置电压信号相加并反向放大，而生成向上述场效应晶体管施加的负电压的偏置电压。
2. 如权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于， 上述第2电压生成部具有固定电压产生部，产生规定的电压；以及可变电阻，介于上述固定电压产生部与上述运算放大器之间，对输入 的电压进行分压并将分压的电压输出。
3. 如权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于， 上述场效应晶体管对射频信号进行功率放大。
4. 如权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于， 上述运算放大器的放大率为一 1 。
5. 如权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于， 上述第1电压生成部以及第2电压生成部以正电压工作。
6. 如权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于， 上述场效应晶体管被收容于金属壳体，上述温度检测器设置在上述金属壳体内，且上述第1电压生成部设置在上述金属壳体的外部。
7. —种偏置控制装置，进行多个耗尽型场效应晶体管的偏置控制，其 特征在于，偏置控制装置具有温度检测器，对上述多个场效应晶体管的周围温度进行检测；第1电压生成部，根据上述温度检测器的输出，生成在上述多个场效应晶体管之间通用的正电压的温度补偿用电压信号；第2电压生成部，对每个上述场效应晶体管生成正电压的单独偏置电压信号；以及多个运算放大器，各运算放大器对每个上述场效应晶体管设置，将上 述温度补偿用电压信号和上述单独偏置电压信号相加并反向放大，来生成 向每个上述场效应晶体管施加的负电压的偏置电压。
8. 如权利要求7所述的偏置控制装置，其特征在于，上述第2电压生成部具有可变电阻，对于各上述场效应晶体管，将 输入的规定的电压分压并将电压作为上述单独偏置电压信号输出。
9. 如权利要求8所述的偏置控制装置，其特征在于，上述第2电压生成部具有固定电压产生部，对于设置在各上述场效 应晶体管的上述可变电阻，通用地供给上述规定的电压。
全文摘要
本发明提供一种偏置控制装置，不错误设定为FET破损的电压，能够调整FET的偏置。偏置控制装置(1)具有温度检测器(351)，对FET(场效应晶体管)(12、24)的周围温度进行检测；第1电压生成部(2)，根据该温度检测器的输出，生成正电压的温度补偿用电压信号；第2电压生成部(3)，生成正电压的偏置电压信号；以及运算放大器(33、34)。运算放大器(33、34)将温度补偿用电压信号和偏置电压信号相加并反向放大，而生成向FET施加的负电压的偏置电压。
文档编号H03K19/094GK101677242SQ20091016663
公开日2010年3月24日 申请日期2009年8月24日 优先权日2008年9月17日
发明者望月亮 申请人:株式会社东芝