專利名稱：一種線性補(bǔ)償?shù)膶拵ё云眠_(dá)林頓線性放大器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種高性能InGaP異質(zhì)結(jié)雙極性晶體管微波單片放大器。特別是一種線性補(bǔ)償?shù)膶拵ё云眠_(dá)林頓線性放大器電路。屬于微波單片集成電路領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
達(dá)林頓放大器帶寬，增益穩(wěn)定，尺寸小，封裝簡(jiǎn)便，易于級(jí)聯(lián)等特點(diǎn)。達(dá)林頓增益放大器技術(shù)已廣泛用于RF無(wú)線有線應(yīng)用。綜合小功率放大器的帶寬及功率指標(biāo)，將采用 InGaP/GaAs HBT工藝技術(shù)，電路采用達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，放大器設(shè)計(jì)盡可能兼顧目前移動(dòng)通信的各個(gè)頻段，采用單電源供電，具有好的輸入、輸出駐波特性和增益平坦特性，使放大器除了用在TD-SCDMA外，可以適用于其他通信頻段。在保證產(chǎn)品性能和可靠性的前提下，優(yōu)化芯片設(shè)計(jì)，降低芯片面積，使產(chǎn)品具備盡可能高的性價(jià)比。無(wú)論是目前使用的二代移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM體制、窄帶CDMA體制還是TDS-CDMA體制對(duì)基站功率放大器的一個(gè)共同要求都是高線性。并要求在滿足線性要求的前提下實(shí)現(xiàn)盡可能高的功率附加效率。因而在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮如何滿足功放的高線性要求和實(shí)現(xiàn)高效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種線性補(bǔ)償?shù)膶拵ё云眠_(dá)林頓線性放大器電路，基于傳統(tǒng)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)改進(jìn)的自偏置達(dá)林頓放大器，其目的旨在提高增益平坦度，提高電路的線性 IP3 (三階交調(diào))。由二只晶體三極管組成共射_共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬，通過(guò)線性補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，提高了線性特性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是第一晶體三極管Q1、第二晶體三極管Q2、第三晶體三極管Q3組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，即第一晶體三極管Ql的發(fā)射極與第二晶體三極管Q2的基極相接，第二晶體三極管Q2的集電極與第三晶體三極管Q3的發(fā)射極相接，第三晶體三極管 Q3的集電極與第一晶體三極管Ql的集電極相接，由第二晶體三極管Q2、第三晶體三極管Q3 組成共射-共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬；在第三晶體三極管Q3的集電極與第二晶體三極管Q2基極間串接第五晶體三極管Q5作為線性補(bǔ)償電路來(lái)提高2GHz以后的線性度，該補(bǔ)償電路中的第五晶體三極管Q5的基極和集電極相接并通過(guò)第八電阻R8接到達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的輸出端，第五晶體三極管Q5發(fā)射極接到達(dá)林頓的共射-共基點(diǎn)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明第二晶體三極管Q2，第三晶體三極管Q3采用cascode 結(jié)構(gòu)作為達(dá)林頓放大器的后級(jí)，擴(kuò)展了帶寬，同時(shí)提高三階交調(diào)IP3。一直到4. 5GHz增益都比較平坦，保持士 IdB的變化量?？梢詽M足不同頻點(diǎn)的增益要求。本發(fā)明在改進(jìn)的 darlington結(jié)構(gòu)上采用線性補(bǔ)償電路電路來(lái)提高2GHz以后的線性度。補(bǔ)償電路對(duì)電路的增益、駐波等小信號(hào)參數(shù)幾乎沒(méi)有影響，對(duì)PldB的影響也很小。對(duì)線性特性影響比較明顯， 本發(fā)明的輸入輸出三階交調(diào)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輸入輸出三階交調(diào)對(duì)比。同一點(diǎn)的0IP3提高4 到5 dB。線性帶寬拓展IGHz到1. 5GHz。


附圖1是傳統(tǒng)自偏置達(dá)林頓放大器電路圖。附圖2是本發(fā)明的自偏置達(dá)林頓電路結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是本發(fā)明線性補(bǔ)償自偏置達(dá)林頓結(jié)構(gòu)示意圖。附圖如是本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器小信號(hào)增益對(duì)比示意圖。附圖4b是本發(fā)明小信號(hào)增益、輸入輸出反射損耗示意圖。附圖5是本發(fā)明輸出功率IdB壓縮點(diǎn)與頻率的關(guān)系示意圖。附圖6a是本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器輸出ip3與頻率關(guān)系對(duì)比示意圖。附圖6b是本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器輸入ip3與頻率關(guān)系對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式對(duì)照附圖2，其結(jié)構(gòu)是采用改進(jìn)的自偏置達(dá)林頓結(jié)構(gòu)。由晶體三極管Q1、晶體三極管Q2、晶體三極管Q3組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)不同，如圖2所示虛線框圖中晶體三極管Q2、晶體三極管Q3組成共射-共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬。晶體三極管Q2 可以增加擊穿電壓和拓展達(dá)林頓放大器的帶寬。如圖4所示，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)增益隨著頻率增加增益逐漸減小，本發(fā)明晶體三極管Q2、晶體三極管Q3采用cascode結(jié)構(gòu)作為達(dá)林頓放大器的后級(jí)，擴(kuò)展了帶寬，同時(shí)提高線性度(三階交調(diào)點(diǎn)IP3)。一直到4. 5GHz增益都比較平坦， 保持士 IdB的平坦度?？梢詽M足不同頻點(diǎn)的增益要求。如圖如，本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器小信號(hào)增益對(duì)比，〇為傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器的小信號(hào)增益與頻率的關(guān)系曲線 為本發(fā)明改進(jìn)型自偏置達(dá)林頓放大器的小信號(hào)增益與頻率的關(guān)系曲線。對(duì)照附圖3，其結(jié)構(gòu)是在改進(jìn)的darlington結(jié)構(gòu)(圖2)上采用線性補(bǔ)償電路電路 (虛線框內(nèi))，來(lái)提高2GHz以后的線性度。補(bǔ)償電路選用晶體三極管Q5，晶體三極管Q5的基極和集電極相連接并通過(guò)電阻R8接到達(dá)林頓的輸出端；晶體三極管Q5發(fā)射極接到達(dá)林頓的共射-共基點(diǎn)。補(bǔ)償電路對(duì)電路的增益、駐波等小信號(hào)參數(shù)幾乎沒(méi)有影響，(如圖4b本發(fā)明小信號(hào)增益、輸入輸出反射損耗示意圖，Δ為小信號(hào)增益O為輸入反射損耗 為輸出反射損耗)JiPldB的影響也很小(如附圖5輸出功率IdB壓縮點(diǎn)與頻率的關(guān)系示意圖)。對(duì)線性特性影響比較明顯，如圖6所示分別為本發(fā)明的輸入輸出三階交調(diào)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輸入輸出三階交調(diào)對(duì)比(〇為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三階交調(diào) 為本發(fā)明的三階交調(diào))。同一點(diǎn)的0ΙΡ3提高4到5 dB。線性帶寬拓展2GHz到3GHz。本文所描述的晶體管 BJTs (bipolar junction transistors)，HBTs (heterojunc tion bipolar transistors), DHBT (double hetero junction bipolar transistor)，或者 PHEMT(pseudomorphic high electron mobility transistor) 。白勺
半導(dǎo)體III - V半導(dǎo)體，SiGe, InGaP, InP, GaAs。器件是foundry的標(biāo)準(zhǔn)HBT工藝。
權(quán)利要求
1. 一種線性補(bǔ)償?shù)膶拵ё云眠_(dá)林頓線性放大器電路，其特征是第一晶體三極管 (Q1)、第二晶體三極管(Q2)、第三晶體三極管(Q3)組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，即第一晶體三極管 (Ql)的發(fā)射極與第二晶體三極管(Q2)的基極相接，第二晶體三極管(Q2)的集電極與第三晶體三極管(Q3)的發(fā)射極相接，第三晶體三極管(Q3)的集電極與第一晶體三極管(Ql)的集電極相接，由第二晶體三極管(Q2)、第三晶體三極管(Q3)組成共射-共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬；在第三晶體三極管(Q3)的集電極與第二晶體三極管(Q2)基極間串接第五晶體三極管(Q5)作為線性補(bǔ)償電路來(lái)提高2GHz以后的線性度，該補(bǔ)償電路中的第五晶體三極管(Q5)的基極和集電極相接并通過(guò)第八電阻(R8)接到達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的輸出端，第五晶體三極管(Q5)發(fā)射極接到達(dá)林頓的共射-共基點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是一種線性補(bǔ)償?shù)膶拵ё云眠_(dá)林頓線性放大器電路，其結(jié)構(gòu)由三只晶體三極管組成達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，并由二只晶體三極管組成共射-共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬，一只晶體三極管的集電極與另一晶體三極管基極間串接一晶體三極管作為線性補(bǔ)償電路來(lái)提高2GHz以后的線性度，該補(bǔ)償電路中的晶體三極管的基極和集電極相連接并通過(guò)電阻接到達(dá)林頓結(jié)構(gòu)的輸出端，該晶體三極管發(fā)射極接到達(dá)林頓的共射-共基點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)組成共射-共基的達(dá)林頓后級(jí)擴(kuò)展高頻的帶寬。提高線性IP3。一直到4.5GHz增益都比較平坦，保持±1dB的變化量?？梢詽M足不同頻點(diǎn)的增益要求，線性補(bǔ)償電路提高2GHz以后的線性度，同一點(diǎn)的OIP3提高4到5dB。
文檔編號(hào)H03F3/343GK102324898SQ20111019905
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者吳健, 應(yīng)海濤, 艾萱, 鄭遠(yuǎn), 錢峰, 陳新宇 申請(qǐng)人:南京國(guó)博電子有限公司