射频功放偏置电路及射频功率放大器的制作方法

文档序号:40111776发布日期:2024-11-27 11:59阅读:60来源:国知局
技术简介:
本专利针对现有射频功放偏置电路中因温度变化导致晶体管温漂、版图布局复杂及线性度下降的问题,提出通过引入稳压电阻(第二电阻)保持第三晶体管基极电位恒定,降低偏置电压对温度的依赖,从而提升温度稳定性并简化版图设计。该方案无需严格控制晶体管温度一致性,避免滤波电容占用面积,兼顾稳定性与线性度。
关键词:射频功放偏置电路,温度补偿技术

本技术一般涉及功率放大器,尤其涉及一种射频功放偏置电路及射频功率放大器。


背景技术:

1、射频功率放大器是射频发射路径的核心器件,用于发射机的末级,其作用是将接收到的高频已调波信号放大到一定功率,然后经天线辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到信号。

2、射频功率放大器的工作状态由偏置电路决定,当环境温度变化,载流子运动或加强或减缓,pn结导通电压变化引起晶体管的结压降改变,进而功率放大器的输出信号发生较大改变,导致功率放大器输出信号的不确定性。此外,目前射频功率放大器多采用砷化镓异质结双极晶体管(gaas hbt)工艺,由于热导率很低,且还会随着温度的升高而逐渐减小,因此相对于其他材料的晶体管,gaas hbt的自热效应十分严重,即当晶体管工作在大功率信号下,将产生十分可观的功率耗散并积聚大量的热量,若hbt散发的热量无法迅速有效的传给外界,将导致hbt的温度升高,并引起hbt电位变化,从而影响整个功率放大器的性能。带有温度补偿的偏置电路能够很好的解决上述由于温度变化导致的偏置电压变化问题,使射频功率放大器能够在一定温度范围内稳定的工作。

3、请参照图1,图1为现有技术当中射频功率放大器采用的自适应线性偏置电路的结构图,该偏置电路可较好地控制电流的精度和提高温度变化时晶体管的稳定性。在该偏置电路中,为了实现最佳的温度补偿,晶体管q10、q11、q12、q13理论上应当工作在相同的工作状态并具有一致的温度环境,保证四个晶体管因温度变化导致的管压降保持一致,特别是保证晶体管q11、q12和功率晶体管q10的温度尽量一致以最大程度的抑制温漂,一般通过集中版图布局使得这四个晶体管的排版相对紧凑,实现难度高,偏置电路稳定性低;另外,可以通过增大偏置电阻rbias来减小温漂对偏置电路的影响,但是增大偏置电阻rbias带来稳定性的同时,也会影响射频功率放大器的线性度,增加射频功率放大器处于大信号工作时的非线性。


技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足,期望提供一种射频功放偏置电路及射频功率放大器。

2、第一方面,本实用新型实施例提供一种射频功放偏置电路,包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第一电感;

3、所述第一电阻的一端连接参考电压,所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端电性连接;

4、所述第二电阻的另一端接地;

5、所述第二晶体管的基极和所述第二晶体管的集电极电性连接,并与所述第一电阻的另一端电性连接;

6、所述第二晶体管的发射极与所述第一晶体管的集电极电性连接;

7、所述第一晶体管的基极与所述第一晶体管的集电极电性连接,所述第一晶体管的发射极连接所述第三电阻的一端;

8、所述第三电阻的另一端接地;

9、所述第三晶体管的基极与所述第一电阻的另一端电性连接,所述第三晶体管的集电极与所述第一电感的第一端电性连接,所述第三晶体管的发射极与所述第四电阻的一端电性连接;

10、所述第一电感的另一端连接偏置电压;

11、所述第四电阻的另一端为所述射频功放偏置电路的输出端;其中,

12、所述第二电阻为稳压电阻。

13、进一步地,所述稳压电阻包括如下任一:一个正温度系数电阻、多个正温度系数电阻串联组合、多个正温度系数电阻并联组合、多个正温度系数电阻串并联组合。

14、进一步地,所述第一电阻、所述第三电阻以及所述第四电阻均为薄膜电阻。

15、进一步地,所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管均采用砷化镓异质结双极性晶体管。

16、第二方面,本实用新型实施例提供一种射频功率放大器,包括射频放大单元以及如上所述的射频功放偏置电路;

17、所述射频放大单元包括射频功率管、第一电容、第二电容和第二电感;

18、所述第一电容的一端作为信号输入端,所述第一电容的另一端与所述射频功率管的基极电性连接,且所述第一电容的另一端与所述射频功放偏置电路的第四电阻的另一端电性连接;

19、所述射频功率管的集电极与所述第二电感的一端电性连接,且与所述第二电容的一端电性连接,所述射频功率管的发射极接地;

20、所述第二电感的另一端连接供电电压;

21、所述第二电容的另一端作为信号输出端。

22、进一步地,所述第一电容和第二电容均为无极性电容。

23、进一步地,所述射频功率管采用砷化镓异质结双极性晶体管。

24、本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

25、本实用新型实施例提供的射频功放偏置电路及射频功率放大器,射频功放偏置电路中第二电阻为稳压电阻,稳压电阻起到保持第三晶体管基极电位恒定的作用,从而降低射频功率管的基极偏置电压对温度的依赖,保持射频功率管的偏置电压的恒定,提高射频功率放大器的温度稳定性;

26、第二电阻为稳压电阻,如此不需要严格控制第一晶体管、第二晶体管以及射频功率管处于相同的温度环境下,在一定程度上提高了版图布局的自由度,降低版图设计的复杂度;

27、相比现有技术无需设计滤波电容cl,而电容在版图中通常占据较大的位置,去掉滤波电容cl,设计第二电阻既可保持第三晶体管基极电位的恒定,减小该射频功放偏置电路对参考电压的依赖,还可以减小版图的面积。



技术特征:

1.一种射频功放偏置电路,其特征在于,包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第一电感;

2.根据权利要求1所述的射频功放偏置电路,其特征在于,所述稳压电阻包括如下任一:一个正温度系数电阻、多个正温度系数电阻串联组合、多个正温度系数电阻并联组合、多个正温度系数电阻串并联组合。

3.根据权利要求1所述的射频功放偏置电路,其特征在于,所述第一电阻、所述第三电阻以及所述第四电阻均为薄膜电阻。

4.根据权利要求1所述的射频功放偏置电路,其特征在于,所述第一晶体管、所述第二晶体管和所述第三晶体管均采用砷化镓异质结双极性晶体管。

5.一种射频功率放大器,其特征在于,包括射频放大单元和如权利要求1-4任一项所述的射频功放偏置电路;

6.根据权利要求5所述的射频功率放大器,其特征在于,所述第一电容和第二电容均为无极性电容。

7.根据权利要求5所述的射频功率放大器,其特征在于,所述射频功率管采用砷化镓异质结双极性晶体管。


技术总结
本技术公开一种射频功放偏置电路及射频功率放大器,射频功放偏置电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第一电感;第二电阻为稳压电阻。射频功率放大器包括射频放大单元和前述射频功放偏置电路。本方案提供的射频功放偏置电路中第二电阻为稳压电阻,稳压电阻起到保持第三晶体管基极电位恒定的作用,从而降低射频功率管的基极偏置电压对温度的依赖,保持射频功率管的偏置电压的恒定,提高射频功率放大器的温度稳定性。

技术研发人员:李佳励,方家兴,陈吉,路烜,杨实
受保护的技术使用者:南通至晟微电子技术有限公司
技术研发日:20240201
技术公布日:2024/11/26
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