一种射频功率放大器偏置电路及其实现方法技术

本申请公开了一种射频功率放大器偏置电路，所述偏置电路包括由两个三极管构成的差分放大器，差分放大器以这两个三极管的基极作为差分输入端，以其中一个三极管的集电极作为单端输出端；所述偏置电路还包括有源驱动管，所述有源驱动管的基极接收差分放大器的单端输出端的电压作为输入，所述有源驱动管的发射极为功率管提供基极偏置电流；两个分压支路分别为构成差分放大器的两个三极管提供基极电压，并且在温度变化时所述构成差分放大器的两个三极管的基极电压变化方向相反。本申请能够明显降低对温度变化的敏感度，提高射频功率放大器的线性度，从而使射频功率放大器能够在较为恶劣的工作条件和环境下保持正常工作状态。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种射频功率放大器的偏置电路。
技术介绍
在射频接收电路中，射频前端(RF front end)通常指天线到混频器之间的所有电路，用来将天线接收的射频信号转换为频率较低的中频信号。以超外差结构的接收机为例，射频前端通常包括带通滤波器、射频功率放大器、本地振荡器、混频器，还可能包括模数转换器。在射频前端电路中，射频功率放大器是最重要的器件之一，也是耗能最大的器件。工作时，射频功率放大器会产生大量的热，其温度也随之升高。由于PN结特性，在正向压降恒定时正向电流随温度的升高而增大。因此射频功率放大器随温度的升高而电流增大，增大的电流产生更多的热，使得射频功率放大器的温度进一步升高，由此进入恶性循环。这种情况下，射频功率放大器甚至会偏离正常工作点，影响其稳定性。高线性度(high linearity)的射频功率放大器由于效率较低，因而上述现象较为明显。为了克服上述现象，就需要一种具有温度补偿作用的射频功率放大器偏置电路。请参阅图1，这是一种现有的射频功率放大器及其偏置电路，其中的虚线方框部分是偏置电路。所述射频功率放大器主要包括三极管四Q4也称功率管，其集电极通过电感一L1接电源电压Vsup，其发射极接地，其基极通过电容二C2连接射频信号输入端RFin。所述偏置电路主要包括三个三极管，三极管一Q1和三极管二Q2的基极均与集电极短接因此均作为二极管使用，三极管三Q3也称有源驱动管用来为功率管Q4提供基极偏置电流。在参考电压Vreg和地之间串联有电阻一R1、三极管一Q1和三极管二Q2，其中的三极管一Q1和三极管二Q2起到温度补偿作用。串联的三极管一Q1和三极管二Q2与电容一C1并联，电容一C1主要起线性化作用。有源驱动管Q3的基极连接电阻一R1和电容一C1之间的连接点，其集电极通过电阻二R2连接电源电压Vsup，其发射极通过电阻三R3连接功率管Q4的基极。各个三极管，例如均采用异质结双极晶体管(HBT)。这种射频功率放大器及其偏置电路的更多内容，可以参考2002年9月出版的《PCS/W-CDMA dual-band MMIC power amplifier with a newly proposed linearizing bias circuit》一文，作者是Youn Sub Noh和Chul Soon Park，刊载于《IEEE Journal of Solid-State Circuits》37卷9期。图1所示的射频功率放大器偏置电路简单易用，但主要存在两个问题。其一，只有当四个三极管Q1至Q4具有完全相同的温度环境和工作条件时，才能实现最为理想的温度补偿效果。这在实际应用中是无法实现的，在实际应用时只能达到部分比例的温度补偿效果。其二，这种偏置电路对参考电压Vreg的变化非常敏感。当参考电压Vreg发生变化时，功率管Q4的基极偏置电流会发生很大的变化。公开号为CN1373626A、公开日为2002年10月9日的中国专利技术专利申请公开了一种偏置控制电路，用来根据输入的控制电压来控制高频功率放大器的偏压电流。其中包括发射极相连的两个三极管构成的差分放大器，仅用来提供控制电压的增益放大，并不起温度补偿作用。公开号为CN101478293A、公开日为2009年7月8日的中国专利技术专利申请公开了一种具有温度补偿的功率放大器。其中包括发射极相连的两个三极管构成的差分管，也是仅用来提供运放功能，并不起温度补偿作用。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种射频功率放大器的偏置电路，可以明显降低对于温度变化和/或参考电压变化的敏感性，使得射频功率放大器稳定工作。为此，本申请还要提供所述偏置电路实现温度补偿的方法。为解决上述技术问题，本申请射频功率放大器偏置电路包括由两个三极管构成的差分放大器，差分放大器以这两个三极管的基极作为差分输入端，以其中一个三极管的集电极作为单端输出端；所述偏置电路还包括有源驱动管，所述有源驱动管的基极接收差分放大器的单端输出端的电压作为输入，所述有源驱动管的发射极为功率管提供基极偏置电流；两个分压支路分别为构成差分放大器的两个三极管提供基极电压，并且在温度变化时所述构成差分放大器的两个三极管的基极电压变化方向相反。所述差分放大器具体有两种实现方式。第一种实现方式是：构成差分放大器的两个三极管的发射极相连并通过一个电流源接地。这种实现方式具体例如是：构成差分放大器的两个三极管的发射极相连并通过三极管六接地；三极管五的基极与集电极短接；由电阻七和三极管五串联组成的支路相当于一个电流源；三极管五的基极连接三极管六的基极；三极管六相当于一个镜像电流源。第二种实现方式是：构成差分放大器的两个三极管的发射极通过Y型连接的三个电阻接地。所述分压支路具有四种实现方式。第一种实现方式是：在一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻一、二极管一和电阻二，二极管一的阴极为构成差分放大器的一个三极管提供基极电压；在另一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻五、二极管二和电阻六，二极管二的阳极为构成差分放大器的另一个三极管提供基极电压。第二种实现方式是：在一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻一、三极管五和电阻二，三极管五的基极与集电极短接，三极管五的发射极为构成差分放大器的一个三极管提供基极电压；在另一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻八、三极管六和电阻九，三极管六的基极与集电极短接，三极管六的集电极为构成差分放大器的另一个三极管提供基极电压。将以上两种实现方式中的分压支路交叉组合，便构成了第三种和第四种实现方式。进一步地，所述偏置电路还包括电容一，在差分放大器的单端输出端与地之间，用于线性化作用。进一步地，所述三极管采用异质结双极晶体管和/或金属氧化物半导体场效应晶体管。本申请射频功率放大器偏置电路的实现方法是：当温度发生变化时，两个分压支路分别为构成差分放大器的两个三极管提供的基极电压产生方向相反的变化，由两个三极管所组成的差分放大器的单端输出端的电压下降；这使得有源驱动管的电压也跟随着下降，并使得提供给功率管的基极偏置电流朝着对温度变化进行补偿的方向发生改变。本申请取得的技术效果是能够明显降低对温度变化的敏感度，提高射频功率放大器的线性度，从而使射频功率放大器能够在较为恶劣的工作条件和环境下保持正常工作状态。附图说明图1是一种现有的射频功率放大器及偏置电路的示意图。图2是本申请的射频功率放大器及偏置电路的实施例一的示意图。图3是本申请的射频功率放大器及偏置电路的实施例二的示意图。图4是本申请的射频功率放大器及偏置电路的实施例三的示意图。图5是本申请的射频功率放大器及偏置电路的实施例四的示意图。图中附图标记说明：以x表示自然数，Qx为三极管；Lx为电感；Cx为电容；Rx为电阻；Vsup为电源电压；Vreg为参考电压；RFin为射频信号输入端。具体实施方式请参阅图2，这是本申请的射频功率放大器及其偏置电路的实施例一，其中的虚线方框部分是偏置电路。所述射频功率放大器主要包括三极管四Q4也称功率管，其集电极通过电感一L1接电源电压Vsup，其发射极接地，其基极通过电容二C2连接射频信号输入端RFin。功率管Q4的集电极还作为射频信号输出端(未图示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频功率放大器偏置电路，其特征是，所述偏置电路包括由两个三极管构成的差分放大器，差分放大器以这两个三极管的基极作为差分输入端，以其中一个三极管的集电极作为单端输出端；所述偏置电路还包括有源驱动管，所述有源驱动管的基极接收差分放大器的单端输出端的电压作为输入，所述有源驱动管的发射极为功率管提供基极偏置电流；两个分压支路分别为构成差分放大器的两个三极管提供基极电压，并且在温度变化时所述构成差分放大器的两个三极管的基极电压变化方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种射频功率放大器偏置电路，其特征是，所述偏置电路包括由两个三极管构成的差分放大器，差分放大器以这两个三极管的基极作为差分输入端，以其中一个三极管的集电极作为单端输出端；所述偏置电路还包括有源驱动管，所述有源驱动管的基极接收差分放大器的单端输出端的电压作为输入，所述有源驱动管的发射极为功率管提供基极偏置电流；两个分压支路分别为构成差分放大器的两个三极管提供基极电压，并且在温度变化时所述构成差分放大器的两个三极管的基极电压变化方向相反。2.根据权利要求1所述的射频功率放大器偏置电路，其特征是，构成差分放大器的两个三极管的发射极相连并通过一个电流源接地。3.根据权利要求2所述的射频功率放大器偏置电路，其特征是，所述电流源包括电阻七、三极管五和三极管六；构成差分放大器的两个三极管的发射极相连并通过三极管六接地；三极管五的基极与集电极短接；由电阻七和三极管五串联组成的支路相当于一个电流源；三极管五的基极连接三极管六的基极；三极管六相当于一个镜像电流源。4.根据权利要求1所述的射频功率放大器偏置电路，其特征是，构成差分放大器的两个三极管的发射极通过Y型连接的三个电阻接地。5.根据权利要求1所述的射频功率放大器偏置电路，其特征是，在一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻一、二极管一和电阻二，二极管一的阴极为构成差分放大器的一个三极管提供基极电压；在另一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻五、二极管二和电阻六，二极管二的阳极为构成差分放大器的另一个三极管提供基极电压。6.根据权利要求1所述的射频功率放大器偏置电路，其特征是，在一条分压支路中，从参考电压往地的方向依次串联有电阻一、三极管五和电阻二，三极管五的基极与集电极短...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯庆福，林甲富，孙凯，郑新年，
申请(专利权)人：锐迪科微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31