專利名稱：射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻功率放大器技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種具有穩(wěn)定增益作 用的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路。
技術(shù)背景射頻功率放大器作為各種無線通訊系統(tǒng)發(fā)射機(jī)中的關(guān)鍵部件，各通信標(biāo)準(zhǔn)對其各項指標(biāo)均有嚴(yán)格要求，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的增大，當(dāng)前的3G標(biāo) 準(zhǔn)對射頻功率放大器提出j更為苛刻的要求，在高線性度、高效率的基礎(chǔ) 上，還要求射頻功率放大器在整個溫度變化范圍內(nèi)具有良好的溫度特性指 標(biāo)。砷化鎵異質(zhì)結(jié)器件(GaAs HBT)是一種具有高線性度與高效率性能的 射頻器件，被廣泛應(yīng)用在移動通信系統(tǒng)中的線性功率放大器設(shè)計中，但目 前采用Ga^ HBT器件設(shè)計的射頻功率放大器的性能在不同溫度下存在較 大偏差，因為溫度變化會引起功率晶體管的結(jié)壓降及放大倍數(shù)變化，從而 導(dǎo)致射頻功率放大器的增益受溫度影響而有較大變化。對于一個典型的二 級射頻功率放大器來說，其增益隨溫度的變化通常在2 3dB，這會導(dǎo)致使 用該射頻功率放大器的手持設(shè)備性能隨溫度變化偏差很大，為了補(bǔ)償這種 性能偏差，就需要采用溫度補(bǔ)償技術(shù)來補(bǔ)償射頻功率放大器的增益隨溫度 變化而產(chǎn)生的這一偏差。目前的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償技術(shù)中，主要集 中在設(shè)計帶溫度補(bǔ)償?shù)钠秒娐放c采用帶溫度補(bǔ)償?shù)碾娫措妷嚎刂齐娐?來實現(xiàn)溫度補(bǔ)償。帶溫度補(bǔ)償?shù)钠秒娐分卦谟谔峁┮粋€不隨電源電壓 及溫度變化的偏置電流，它能部分的補(bǔ)償功率晶體管結(jié)壓降隨溫度的變 化，但由GaAsHBT器件的放大倍數(shù)公式P二ql。/KT可知，放大器的增益除了與偏置電流1。有關(guān)還直接和溫度相關(guān)，在不影響偏置電路自身調(diào)節(jié)能力 的前提下，采用帶溫度補(bǔ)償偏置電路的方法對于減少射頻功率放大器的增 益隨溫度的變化效果不大。對于采用帶溫度補(bǔ)償?shù)碾娫措妷嚎刂齐娐穪韺?現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，由于它是利用一個與溫度相關(guān)的電源電壓來調(diào)節(jié)射頻 功率放大器，這種溫度補(bǔ)償方法主要是用來補(bǔ)償輸出功率隨溫度的變化，度變化而變化的效果不大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需解決的問題是提供一種能夠有效減少射頻功率放大器增益 隨溫度變化而變化的溫度補(bǔ)償電路。為解決上述問題，本發(fā)明所采取的基本技術(shù)方案為提供一種射頻功 '率放大器溫度補(bǔ)償電路，用于抑制射頻功率放大器增益隨溫度變化而產(chǎn)生 的偏差，具體包括一控制電路，所述控制電路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯 片溫度變化而變化的控制電壓vtf以調(diào)節(jié)射頻功率放大器反饋環(huán)路的反饋 量，所述反饋環(huán)路連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間。所述控制電路產(chǎn)生的控制電壓Vt^函數(shù)關(guān)系為Vtf=Vtf。+f(T);其中f(T)為溫度補(bǔ)償 函數(shù)，V柳取溫度為常溫25。C時控制電路輸出的電壓值。優(yōu)選的方案為所述反饋環(huán)路中設(shè)有用于檢測射頻功率放大器芯片溫 度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調(diào)節(jié)射頻功率放大器的反 饋量。更為優(yōu)選的方案為進(jìn)一步包括一帶溫度補(bǔ)償功能的匹配網(wǎng)絡(luò)以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)對輸入信號的衰減量，所述匹配網(wǎng)絡(luò)連接于射頻功率放大器輸入^山乂而。針對上述問題，基于基本方案，本發(fā)明還可以這樣實現(xiàn)所述控制電 路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯片溫度變化而變化的控制電壓Vbias以調(diào)節(jié)射 頻功率放大器偏置電路的偏置電流，所述偏置電路連接于射頻功率放大器 的輸入端。所述控制電路產(chǎn)生的控制電壓Vbias的函數(shù)關(guān)系為Vbias=VbiasQ+f (T)， 其中f (T)為溫度補(bǔ)償函數(shù)，V^。取溫度為常溫25'C時控制電路輸出的電壓 值。優(yōu)選的，進(jìn)一步包括帶溫度補(bǔ)償功能的反饋環(huán)路，所述反饋環(huán)路連接 于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間；反饋環(huán)路設(shè)有用于檢測射頻功率 放大器芯片溫度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調(diào)節(jié)射頻功 率放大器的反饋量。輸入信號的衰減量，所述匹配網(wǎng)絡(luò)連接于射頻功率放大器輸入端。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于1) 通過調(diào)節(jié)射頻功率放大器的反饋量來補(bǔ)償功率放大器增益隨溫度的 變化，這樣能在不影響射頻功率放大器的效率等其他指標(biāo)的前提下來減少 增益隨溫度的變化，并且，這種改變反饋環(huán)路反饋量的方法能同時改善射 頻功率放大器的線性度指標(biāo)；2) 本發(fā)明所述基本方案結(jié)合后續(xù)優(yōu)選方案，進(jìn)一步提高射,功率放大器的增益隨溫度的補(bǔ)償能力，使射頻功率放大器增益性能更加穩(wěn)定；3) 采用所述溫度補(bǔ)償電路，當(dāng)溫度在-20 8(TC范圍內(nèi)變化時，射 頻功率放大器的增益變化小于土O. 5dB;4) 本發(fā)明所述電路結(jié)構(gòu)簡潔，在提高射頻功率放大器增益隨溫度變 化的補(bǔ)償性能的同時不會增加太多成本。


圖1為所述溫度補(bǔ)償電路實施例一原理框圖；圖2為所述溫度補(bǔ)償電 路實施例二原理框圖；圖3為所述溫度補(bǔ)償電路實施例三原理框圖；圖4 為所述溫度補(bǔ)償電路實施例四原理框圖；圖5為所述溫度補(bǔ)償電路實施例 五原理框圖；圖6為所述溫度補(bǔ)償電路實施例六原理框圖；圖7為所述溫 度補(bǔ)償電路實施例四電路原理圖；圖8為所述溫度補(bǔ)償電路實施例六電路 原理框圖；圖9為采用上述實施例一的溫度補(bǔ)償電路與不采用溫度補(bǔ)償電 路的二級射頻功率放大器增益隨溫度變化的對比圖。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn) 一步的詳細(xì)說明。圖l為所述溫度補(bǔ)償電路實施例一原理框圖。如圖，控制電路與反饋 環(huán)路相連，反饋環(huán)路跨接于射頻功率放大器的輸入與輸出之間。該實施例 的實現(xiàn)方式是利用控制電路產(chǎn)生一個跟隨芯片溫度變化的控制電壓Vtf，其 函數(shù)關(guān)系為Vtf=Vtf。+f (T)，其中f (T)為溫度補(bǔ)償函數(shù),然后利用這個控制電 壓來控制射頻功率放大器反饋環(huán)路的反饋量，由GaAs HBT器件的放大倍 數(shù)P二ql。/KT可知，在假定偏置電流I。不隨溫度變化的情況下，射頻功率 放大器的增益隨溫度T的上升而下降，本發(fā)明專利通過控制電壓Vtf來調(diào)節(jié)變化，從而 起到溫度補(bǔ)償作用。參照圖9，為采用上述實施例一的溫度補(bǔ)償電路與不采用溫度補(bǔ)償電 路的二級射頻功率放大器增益隨溫度變化的對比圖。其中縱軸表示增益， 橫軸表示溫度，實線為不帶溫度補(bǔ)償?shù)脑鲆媲€，虛線為帶溫度補(bǔ)償?shù)脑鲆媲€。從圖可以看出，在不采用溫度補(bǔ)償技術(shù)時，在溫度從-2(TC變化 到8(TC時，射頻功率放大器的增益變化達(dá)土1.2dB，在采用溫度補(bǔ)償電路 后，射頻功率放大器的增益變化減少至土0.5dB。圖2為所述溫度補(bǔ)償電路實施例二原理框圖。本實施例在圖1所示實 施例基礎(chǔ)上在反饋環(huán)路中增加了溫敏元件。如圖，控制控制電路與反饋環(huán) 路相連，帶溫敏元件的反饋環(huán)路跨接在射頻功率放大器的輸入端與輸出端 之間。該實施例的實現(xiàn)方式是利用反饋環(huán)路中的溫敏元件檢測芯片的溫度 變化，并和控制電路產(chǎn)生的控制電壓Vtf， 二者共同調(diào)節(jié)射頻功率放大器的 反饋量，從而達(dá)到補(bǔ)償射頻功率放大器增益隨溫度變化的目的。實際應(yīng)用 中，所述的帶溫敏元件的反饋環(huán)路也可直接用于調(diào)節(jié)射頻功率放大器的反 饋量，也可以達(dá)到較好的調(diào)節(jié)效果，而省去控制電路部分的控制，達(dá)到節(jié) 約成本的目的。圖3為本發(fā)明專利第三種優(yōu)選實施電路圖。如圖，該實施例是在圖2 所述實施例基礎(chǔ)上增加了一帶溫度補(bǔ)償?shù)钠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)接于射頻功率放大器 輸入端。增加部分的實現(xiàn)方式是利用匹配網(wǎng)絡(luò)中的溫敏元件檢測芯片的溫 度變化，并調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)對輸入信號的衰減量，從而來調(diào)節(jié)射頻功率放大 器的增益隨溫度的變化，以達(dá)到對射頻功率放大器增益隨溫度變化的補(bǔ) 償。實際應(yīng)用中，該模塊也可單獨使用以調(diào)節(jié)射頻功率放大器增益變化， 或者與圖2所述實施例并用，以達(dá)到更好的調(diào)節(jié)效果。圖4為所述溫度補(bǔ)償電路實施例四原理框圖。如圖，射頻功率放大器 射頻信號的輸入端連接有偏置電路，所述的控制電路連接于偏置電路上， 以產(chǎn)生控制電壓Vbias 。該實施例的實現(xiàn)方式為利用控制電路產(chǎn)生一個跟隨 溫度變化的控制電壓Vb,其函數(shù)關(guān)系為Vbias二Vk。+f(T)，其中f(T)為溫度補(bǔ)償函數(shù)，然后利用這個控制電壓Vk來調(diào)節(jié)射頻功率放大器的偏置電流Ic，由GaAs HBT器件的放大倍數(shù)P =qIe/KT可知，當(dāng)偏置電流1。與溫度T 關(guān)系一致時，便可補(bǔ)償射頻功率放大器增益隨溫度的變化。采用這種溫度 補(bǔ)償方法不會影響偏置電路自身的溫度調(diào)節(jié)能力，從而這種溫度補(bǔ)償方法 可與帶溫度補(bǔ)償?shù)钠秒娐方Y(jié)合使用來進(jìn)一步提高射頻功率放大器的性 能。圖7所示為所述溫度補(bǔ)償電路實施例四電路原理圖。圖中基準(zhǔn)電壓產(chǎn) 生電路、電壓調(diào)整電路和偏置電壓產(chǎn)生電路一起構(gòu)成控制電路，其中基準(zhǔn) 電壓產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一個不隨溫度和電源電壓變化的基準(zhǔn)電壓Vbs和一 個跟隨溫度變化的電流I ,電壓調(diào)整電路把隨溫度變化的電流Ipm轉(zhuǎn)換成隨溫度變化的電壓VPTAT，同時把VBS轉(zhuǎn)換成一個驅(qū)動能力更強(qiáng)的基準(zhǔn)電壓 VREF，偏置電壓產(chǎn)生電路把電壓V,和VPTAT進(jìn)行組合產(chǎn)生一個跟隨芯片溫度變化的電壓V肌s; 二極管D1、 D2、電阻R1、 R2、晶體管Q2構(gòu)成偏置電路， 用于給功率放大器Ql提供偏置電流；晶體管Ql用于功率放大，.電感Ll 為扼流電感。圖8為所述溫度補(bǔ)償電路實施例六電路原理框圖。如圖，其控制電路 部分與圖7相同，電阻R,t、 Rths 、電感L1、和電容C1、 C2構(gòu)成帶溫度 補(bǔ)償?shù)钠ヅ渚W(wǎng)絡(luò)，電阻R。。m為一個不隨溫度變化的電阻，電阻Rt^為一隨 溫度變化的溫敏電阻，當(dāng)射頻功率放大器芯片溫度發(fā)生變化時，電阻R。。nt 和Rth^的并聯(lián)阻抗發(fā)生變化，從而對輸入信號的衰減也發(fā)生變化，這樣起 到補(bǔ)償射頻功率放大器增益隨溫度變化的作用。需說明的是，以上僅為本發(fā)明較優(yōu)選的實施例，在未脫離本發(fā)明構(gòu)思 前提下對其所做的任何微小變化及等同替換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1、射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，用于抑制射頻功率放大器增益隨溫度變化而產(chǎn)生的偏差，其特征在于包括一控制電路，所述控制電路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯片溫度變化而變化的控制電壓Vtf以調(diào)節(jié)射頻功率放大器反饋環(huán)路的反饋量，所述反饋環(huán)路連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其特征 在于所述控制電路產(chǎn)生的控制電壓Vtf的函數(shù)關(guān)系為Vtf=Vtf。+f (T);其中f(T)為溫度補(bǔ)償函數(shù)，V柳取溫度為常溫25。C時控制電路輸出的電壓 值。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其特征 在于，所述反饋環(huán)路中設(shè)有用于檢測射頻功率放大器芯片溫度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調(diào)節(jié)射頻功率放大器的反饋量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其 特征在于進(jìn)一步包括帶溫度補(bǔ)償功能的匹配網(wǎng)絡(luò)以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)對輸入信號的衰減量，所述匹配網(wǎng)絡(luò)連接于射頻功率放大器輸入端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求'l所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，'其特征在于所述控制電路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯片溫度變化而變化的控制電壓Vb^以調(diào)節(jié)射頻功率放大器偏置電路的偏置電流，所述偏置電路連接于射頻功率放大器的輸入端。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其特征 在于所述控制電路產(chǎn)生的控制電壓Vk的函數(shù)關(guān)系為Vbias=Vbias。+f (T)，其中f (T)為溫度補(bǔ)償函數(shù)，Vbias。取溫度為常溫25°C時控制電路輸出的電壓 值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其特征 在于，進(jìn)一步包括帶溫度補(bǔ)償功能的反饋環(huán)路，所述反饋環(huán)路連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間；反饋環(huán)路設(shè)有用于檢測射頻功率放 大器芯片溫度變化的溫敏元件，所述溫敏元件輸出信號自動調(diào)節(jié)射頻功率 放大器的反饋量。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路，其 特征在于進(jìn)一步包括帶溫度補(bǔ)償功能的匹配網(wǎng)絡(luò)以調(diào)節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)對輸入 號的衰減量，所述匹配網(wǎng)絡(luò)連接于射頻功率放大器輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有穩(wěn)定增益作用的射頻功率放大器溫度補(bǔ)償電路。所述電路包括一控制電路，所述控制電路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯片溫度變化而變化的控制電壓V_tf以調(diào)節(jié)射頻功率放大器反饋環(huán)路的反饋量，所述反饋環(huán)路連接于射頻功率放大器輸入端與輸出端之間；或者所述控制電路產(chǎn)生一隨射頻功率放大器芯片溫度變化而變化的控制電壓V_bias以調(diào)節(jié)射頻功率放大器偏置電路的偏置電流，所述偏置電路連接于射頻功率放大器的輸入端。本發(fā)明所述電路能在不影響射頻功率放大器效率等指標(biāo)的前提下減少增益隨溫度的變化，且改變反饋環(huán)路反饋量的電路能同時改善放大器的線性度指標(biāo)；所述電路還具有結(jié)構(gòu)簡潔、成本低的優(yōu)點。
文檔編號H03F1/30GK101656511SQ200910192108
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者彭鳳雄 申請人:惠州市正源微電子有限公司