功率放大电路的制作方法

本发明涉及射频微波技术领域，更具体地涉及的功率放大电路。

背景技术：

典型的功率放大电路如图1所示，该电路为3级功率放大结构，各级的偏置电路(bias1,bias2,bias3)提供电路工作的静态电流，并且为电路在输入功率变化的情况下提供补偿电流。在功率放大器(pa1,pa2，pa3)工作过程中，稳定电路的静态工作点是电路正常工作的关键，这要求电路在不同温度情况下的静态电流维持恒定。但是图1所示的电路结构，在温度变化的情况下，无法改善电路的静态电流变化，导致电路的静态电流随着温度的升高而增加，严重影响了电路的温度稳定性与增益稳定性，所以需要一种新的温度系数可调的电路结构来改善电路的稳定性。

目前通常采用的一种改善方案是通过在电路中增加温度补偿结构来实现温度的补偿，如图2所示结构，该电路结构的偏置电路(bias1,bias2,bias3)通过增加一个温度补偿电路来实现度温度的补偿，但是该电路结构的静态电流同样也会随着环境温度升高而增加，不能实现温度系数可调的功能。

在上述第一方案中，随着环境温度的升高，由于三极管有随着环境温度升高而电流增加且三极管的vbe电压(基极与发射极之间的电压)会降低的特性，由于没有三极管tb12和三极管tb13组成的温度补偿电路，流过三极管tb11的电流ib11会迅速增加，导致第一级功率放大器pa1的静态电流剧烈升高(如图1所示)；而在方案二中，增加了三极管tb12和三极管tb13后(如图2所示)，由于环境温度的升高，三极管tb12和tb13的vbe12和vbe13电压下降，节点va处的电压va＝vbe13+vbe12，所以节点va处的电压会随着环境温度的升高而降低，从而导致三极管tb1的基极电压随温度升高而降低，从而抑制了ib11电流随温度升高而增加的程度，但不能完全改变电路静态电流随温度升高而增加的结果

电路的温度稳定性是衡量电路好坏的重要指标，对于功率放大器而言，静态工作点在不同温度下的稳定性可以有效提升电路的增益和输出功率性能，如图2所示的增加温度补偿结构的功率放大电路，虽然可以稳定功率放大电路在不同温度条件下的静态电流的变化，但是在电路的工作过程中，电路的静态电流同样会随着环境温度的升高而增加，也会造成电路温度的稳定性与增益稳定性，最终影响电路的工作状态和输出功率，无法实现电路的温度系数可调。

因此，有必要提供一种改进的温度系数可调的功率放大器，以实现各种温度系数的静态电流，稳定电路的工作状态和电路的增益平坦度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种功率放大电路，本发明的功率放大电路可在不同温度情况下稳定静态工作电流，稳定射频信号增益，提高了产品在不同温度条件下的工作稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种功率放大电路，包括n级功率放大单元，n级功率放大单元依次顺序连接，且每级功率放大单元具有完全相同的结构特征，其中n为大于或等于2的自然数；每级功率放大单元均包括射频放大器与偏置电路，所述偏置电路与所述射频放大器的输入端连接，以为所述射频放大器提供静态工作电流，其中，所述偏置电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管及电容，外部一电压输入所述第一三极管与第二三极管的集电极，所述第一三极管的发射极与所述射频放大器的输入端连接，所述第一三极管的基极、第二三极管的基极、第三三极管的集电极、所述第一电阻的一端及电容的一端均共同连接；外部另一电压输入所述第一电阻的另一端，所述电容的另一端接地；所述第二三极管的发射极与所述第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端、第三三极管的基极及第四电阻的一端均共同连接，所述第四电阻的另一端接地；所述第三三极管的发射极与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地。

较佳地，所述偏置电路还包括电感，所述电感一端与所述第一三极管的发射极连接，另一端与所述射频放大器的输入端连接。

较佳地，所述第二电阻用以调节所述功率放大器的静态电流为正温度系数。

较佳地，所述第三电阻用以调节所述功率放大器的静态电流为负温度系数。

与现有技术相比，本发明的功率放大电路，由于在偏置电路中另外设置了第二电阻与第三电阻，使得仅通过改变偏置电路中的第二电阻与第三电阻的电阻值，就可以完成对电路各级静态电流温度系数的调整，实现各种温度系数的静态电流，稳定电路的工作状态和电路的增益平坦度，实现电路的正常工作，保证了电路在不同温度系数下的稳定工作。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为现有技术的一功率放大电路的结构图。

图2为现有技术的另一功率放大电路的结构图。

图3为本发明功率放大电路一实施例的结构图。图4为图3所示功率放大器的第一级放大单元在不同温度系数的静态电流曲线图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种功率放大电路，本发明的功率放大电路可在不同温度情况下稳定静态工作电流，稳定射频信号增益，提高了产品在不同温度条件下的工作稳定性。

本发明的功率放大电路包括n级功率放大单元，n级功率放大单元依次顺序连接，且每级功率放大单元具有完全相同的结构特征，其中n为大于或等于2的自然数。请参考图3，图3为本发明功率放大电路一实施例的结构图，如图所示，在该实施例中述功率放大单元的级数为3，当然，在实际应用中，并不限于此数目。由于每级功率放大单元具有完全相同的结构特征，在此，仅对第1级功率放大单元进行说明，其它的功率放大单元就不再赘述。

具体地，所述第1级功率放大单元包括射频放大器pa1与偏置电路bias1，所述偏置电路bias1与所述射频放大器pa1的输入端连接，以为所述射频放大器pa1提供静态工作电流。其中，所述偏置电路bias1包括第一电阻r11、第二电阻r12、第三电阻r13、第四电阻r14、第一三极管tb11、第二三极管tb12、第三三极管tb13及电容c11，外部一电压vccb输入所述第一三极管tb13与第二三极管tb12的集电极，所述第一三极管tb11的发射极与所述射频放大器pa1的输入端连接，所述第一三极管tb11的基极、第二三极管tb12的基极、第三三极管tb13的集电极、所述第一电阻r11的一端及电容c11的一端均共同连接；外部另一电压vctr11输入所述第一电阻r11的另一端，所述电容c11的另一端接地；所述第二三极管tb12的发射极与所述第三电阻r13的一端连接，所述第三电阻r13的另一端、第三三极管tb13的基极及第四电阻r14的一端均共同连接，所述第四电阻r14的另一端接地；所述第三三极管tb1的发射极与第二电阻r12的一端连接，所述第二电阻r12的另一端接地。

作为本发明的一优选实施方式，所述偏置电路bias1还包括电感l11，所述电感l11一端与所述第一三极管tb11的发射极连接，另一端与所述射频放大器pa1的输入端连接。众所周知地，射频信号rfin流入到所述偏置电路中，然后经整流后再流入到功率放大单元中，由于各电阻在射频信号rfin流入偏置电路的过程中会导致射频信号的损耗，在整流后流入到功率放大单元又会发生损耗，补偿效果被打折扣。在本发明中，通过设置所述电感l11，使得只对射频信号rfin流入到偏置电路bias1产生损耗，在整流再后流入到功率放大单元pa1无影响；因此，提升了所述偏置电路bias1的补偿效果。

作为本发明的另一优选实施方式，所述第二电阻r12用以调节所述功率放大器的静态电流为正温度系数；且所述第三电阻r13用以调节所述功率放大器的静态电流为负温度系数。从而通过所述第二电阻r12与第三电阻r13各自对静态电流的调节特性，而实现对整个电路静态电流的灵活调节，保证了品在不同温度条件下的工作稳定性。

请再，结合参考图3，描述本发明的第1级功率放大单元的工作原理。当所述第1级功率放大单元工作时，由于外部电压vctrl1和vccb的作用，第一三极管tb11、第二三极管tb12、第三三极管tb13均呈开启状态，为所述射频放大器pa1提供静态电路；当整个电路正常工作时，随着射频信号rfin的增加，所述射频放大器pa的线性度随着三极管的工作状态的变化逐渐降低，需要通过偏置电路bais1提供额外的补偿电流来提升电路的线性度，由于第一三极管tb11和电容c11，射频信号rfin通过电感l11流入到偏置电路bais1中，然后因为第一三极管tb11的的整流作用，整流之后的射频信号转化为直流信号流入所述射频放大器pa1中，为所述射频放大器pa提供了补偿，使得电路的线性度提升。在上述过程中，节点va处的电压为va＝vbe13+ib12*r13+vbe12，且由于ib12＝vbe13/r14，所以ib12的电流会随着温度的升高而降低，所以电路va处的电压会随着温度的升高而下降的更加明显，从而更加的抑制了ib11电流随温度升高而增加的程度，最终导致整个第1级功率放大单元的静态电流随温度的升高而不变或者降低；也即，所述第三电阻r13可以用来调节所述功率放大器的静态电流为负温度系数，具体可通过设置所述第三电阻r13的阻值而灵活实现。再有，节点va处的电压也可为va＝ib13*r12+vbe13+ib12*r13+vbe12，由上述可知，va节点处的电压随温度升高而降低，且va＝vctrl1-ib13*r11,所以电流ib13的电流会随着温度的升高而增加，也即，所述第二电阻r12可以用来调节所述功率放大器的静态电流为正温度系数。所以，最终节点va电压的变化率受电阻第二电阻r12和第三电阻r13的共同影响，增加第二电阻r12会降低节点va处电压随温度升高而降低的程度，增加第三电阻r13会增强节点va处电压随温度升高而降低的程度，从而，在保证静态电流的情况下，通常第三电阻r13的阻值增加60-100欧姆左右，第二电阻r12减小160-250欧姆左右，可以实现温度系数从正温度系数到负温度系数的转换。

下面，请再结合参考图4，图4为本发明的率放大器的第一级放大单元在不同温度系数的静态电流曲线图。从图4所示仿真结果可知，采用本发明的功率放大电路，仅通过改变偏置电路bais1中的电阻值，就可以完成对电路各级静态电流温度系数的调整，实现各种温度系数的静态电流，稳定电路的工作状态和电路的增益平坦度，实现电路的正常工作。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。