一种可自动调节线性度的功率放大器电路的制作方法
一种可自动调节线性度的功率放大器电路的制作方法
【专利摘要】一种可自动调节线性度的功率放大器电路属于通信【技术领域】，尤其涉及一种可自动调节线性度的功率放大器电路。本实用新型提供一种可对低直流偏置下的功率放大器芯片电路进行线性度调节的可自动调节线性度的功率放大器电路。本实用新型包括功率放大器、功率检测器、线性化偏置电路、第三二极管和可调电阻，其结构要点功率放大器的输入端口与功率检测器的输入端口相连，功率放大器的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路的输出端口相连，线性化偏置电路的控制端口依次通过可调电阻、第三二极管与功率检测器的输出端口相连；所述功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低。
【专利说明】—种可自动调节线性度的功率放大器电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于通信【技术领域】，尤其涉及一种可自动调节线性度的功率放大器电路。
【背景技术】
[0002]现代无线通信中的多载波技术所带来的高峰均比的问题，使无线发射机的设计者们面临着不断出现的挑战，无论从电源管理还是对无线频谱的使用方面，都需要构建更加高效的系统。对功率放大器来说，一方面要满足高峰均功率比(PAPR)信号线性度的要求，功率放大器本身需要工作在功率回退状态(从IdB压缩点回退PAPR大小的功率)；这样，功率放大器就不会工作在最大的效率状态。另一方面，为了降低功耗、提高效率，需要将功率放大器偏置在较低的直流工作点，但是在提高效率的同时，往往带来较为严重的失真。随着功率的增加，其非线性会显著增加，当具有一定带宽的调制信号通过功率放大器后，除了带内失真，还会产生交调分量，造成频谱扩展，对邻道信号形成干扰，直接影响到接收系统的误码率，恶化通信系统的性能。
[0003]为了实现满足系统所需要的增益和功率等指标，功率放大器往往需要多级级联，考虑线性化的设计；前级由于耗电较低，一般偏置在A类工作状态，而后级(后几级)往往偏向于AB类甚至深AB类。随着输入信号的加大，功率放大器除了会出现增益压缩，且由于偏置电流较低，往往还会出现一段增益膨胀区域。一般在高功率区域，适度的增益膨胀会弥补增益压缩，使得功率放大器的IdB压缩点后延，从而提高线性度；但对于非恒包络调制系统,高峰均比带来更高的线性度要求,增益膨胀引入的幅度和相位失真往往不可忽视。
【发明内容】
[0004]本实用新型就是针对上述问题，提供一种可对低直流偏置下的功率放大器芯片电路进行线性度调节的可自动调节线性度的功率放大器电路。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括功率放大器、功率检测器、线性化偏置电路、第三二极管和可调电阻，其结构要点功率放大器的输入端口与功率检测器的输入端口相连，功率放大器的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路的输出端口相连，线性化偏置电路的控制端口依次通过可调电阻、第三二极管与功率检测器的输出端口相连；所述功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低。
[0006]作为一种优选方案，本实用新型所述线性化偏置电路包括三极管，三极管的发射极与所述功率放大器的偏置电压的输入端口相连，三极管的集电极与电源相连，三极管的基极分别与电阻一端、第一二极管阳极相连，电阻另一端与所述电源相连，第一二极管阴极分别与第二二极管阳极、可调电阻一端相连，第二二极管阴极接地，可调电阻另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管阳极与所述功率检测器的输出端口相连。
[0007]作为另一种优选方案，本实用新型所述可调电阻采用多段式结构，通过压焊金丝串联。[0008]另外，本实用新型所述第二二极管和第三二极管的开启电压相同。
[0009]本实用新型有益效果。
[0010]本实用新型功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低；随着输入信号的增加，抬高射频功率管的直流偏置从而提高电路在高功率区域的线性度；改善了大信号输入时由于低偏置电流引起的增益膨胀，降低了幅度和相位失真，提升了功率放大器的线性度。因此本实用新型实现了对低直流偏置下的功率放大器芯片电路线性度的调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0012]图1为未使用本实用新型时功率放大器电路的功率增益曲线。
[0013]图2为本实用新型实施例的一种电路结构。
[0014]图3为使用本实用新型后功率放大器电路的功率增益曲线。
[0015]图4为本实用新型实施例的另一种电路结构。
【具体实施方式】
[0016]如图2所示，本实用新型包括功率放大器(201)、功率检测器(202)、线性化偏置电路(205)、第三二极管(203)和可调电阻(204)，功率放大器(201)的输入端口与功率检测器
(202)的输入端口相连，功率放大器(201)的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路(205)的输出端口相连，线性化偏置电路(205)的控制端口依次通过可调电阻(204)、第三二极管
(203)与功率检测器(202)的输出端口相连；所述功率检测器(202)根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路(205)输出电压的高低。
[0017]所述线性化偏置电路(205)包括三极管(210)，三极管(210)的发射极与所述功率放大器(201)的偏置电压的输入端口相连，三极管(210)的集电极与电源(Vbb)相连，三极管(210)的基极分别与电阻(208) —端、第一二极管(207)阳极相连，电阻(208)另一端与所述电源(Vbb)相连，第一二极管(207)阴极分别与第二二极管(206)阳极、可调电阻(204)一端相连，第二二极管(206)阴极接地，可调电阻(204)另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管(203)阳极与所述功率检测器(202)的输出端口相连。
[0018]所述可调电阻(204)可设定在片外采用贴片类型的元件实现。功率放大器(201)输出端接在频谱仪上，可直接观测调试效果，确定可调电阻(204)的大小，同时通过监测直流电源的电流显示，在线性度和效率之间进行权衡考虑。
[0019]所述可调电阻(204)采用多段式结构，通过压焊金丝串联；可放置于片内。
[0020]所述第二二极管(206)和第三二极管(203)的开启电压相同。
[0021]如图3所示，虽然本实用新型整体增益有所提升，但增益膨胀情况得到明显改善，而且此时的增益膨胀对提高IdB压缩点输出功率是有利的。
[0022]下面结合【专利附图】
【附图说明】本实用新型的设置及工作过程。
[0023]首先，通过设置功率检测器(202)的外加电压，使其暂不工作，功率放大器(201)输入端接信号源并输入所需的调制信号，输出端接频谱仪，对输入功率进行扫描，得到各输入功率对应的输出功率，并绘制出功率增益曲线，得出发生增益膨胀的区域，记录发生增益膨胀的起始输入功率Pinl。
[0024]然后设置外加电源，使功率检测器开始工作，设置输入功率信号为Pinl，通过调整功率检测器(202)，得出其对应的检测电压等于两倍的Vdl ;因此，当输入信号增加时，检测电压也升高，将有电流流过第三二极管(203)、可调电阻(204)、第二二极管(206)，提高了第二二极管(206)、第一二极管(207)的电位，从而相应提高了射频功率管的BE结的电位，弥补了大信号情况下射频功率管BE结电压的下降，提高了直流偏置点，改善了此种情况下的线性度。其调试效果以及可调电阻(204)的大小，可通过实时监测频谱仪中EVM的测试情况以及直流电流的大小来确定；这样避免了在满足EVM要求的情况下偏置电流提高过大而引起效率的下降。
[0025]可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可自动调节线性度的功率放大器电路，包括功率放大器(201)、功率检测器(202)、线性化偏置电路(205)、第三二极管(203)和可调电阻(204)，其特征在于功率放大器(201)的输入端口与功率检测器(202)的输入端口相连，功率放大器(201)的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路(205)的输出端口相连，线性化偏置电路(205)的控制端口依次通过可调电阻(204)、第三二极管(203)与功率检测器(202)的输出端口相连；所述功率检测器(202)根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路(205)输出电压的高低。
2.根据权利要求1所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述线性化偏置电路(205)包括三极管(210)，三极管(210)的发射极与所述功率放大器(201)的偏置电压的输入端口相连，三极管(210)的集电极与电源(Vbb)相连，三极管(210)的基极分别与电阻(208)—端、第一二极管(207)阳极相连，电阻(208)另一端与所述电源(Vbb)相连，第一二极管(207)阴极分别与第二二极管(206)阳极、可调电阻(204)—端相连，第二二极管(206)阴极接地，可调电阻(204)另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管(203)阳极与所述功率检测器(202)的输出端口相连。
3.根据权利要求1所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述可调电阻(204)采用多段式结构，通过压焊金丝串联。
4.根据权利要求2所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述第二二极管(206 )和第三二极管(203 )的开启电压相同。
【文档编号】H03F1/32GK203445842SQ201320560413
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】郝明丽, 王统 申请人:沈阳中科微电子有限公司
【专利摘要】一种可自动调节线性度的功率放大器电路属于通信【技术领域】，尤其涉及一种可自动调节线性度的功率放大器电路。本实用新型提供一种可对低直流偏置下的功率放大器芯片电路进行线性度调节的可自动调节线性度的功率放大器电路。本实用新型包括功率放大器、功率检测器、线性化偏置电路、第三二极管和可调电阻，其结构要点功率放大器的输入端口与功率检测器的输入端口相连，功率放大器的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路的输出端口相连，线性化偏置电路的控制端口依次通过可调电阻、第三二极管与功率检测器的输出端口相连；所述功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低。
【专利说明】—种可自动调节线性度的功率放大器电路
【技术领域】
[0001]本实用新型属于通信【技术领域】，尤其涉及一种可自动调节线性度的功率放大器电路。
【背景技术】
[0002]现代无线通信中的多载波技术所带来的高峰均比的问题，使无线发射机的设计者们面临着不断出现的挑战，无论从电源管理还是对无线频谱的使用方面，都需要构建更加高效的系统。对功率放大器来说，一方面要满足高峰均功率比(PAPR)信号线性度的要求，功率放大器本身需要工作在功率回退状态(从IdB压缩点回退PAPR大小的功率)；这样，功率放大器就不会工作在最大的效率状态。另一方面，为了降低功耗、提高效率，需要将功率放大器偏置在较低的直流工作点，但是在提高效率的同时，往往带来较为严重的失真。随着功率的增加，其非线性会显著增加，当具有一定带宽的调制信号通过功率放大器后，除了带内失真，还会产生交调分量，造成频谱扩展，对邻道信号形成干扰，直接影响到接收系统的误码率，恶化通信系统的性能。
[0003]为了实现满足系统所需要的增益和功率等指标，功率放大器往往需要多级级联，考虑线性化的设计；前级由于耗电较低，一般偏置在A类工作状态，而后级(后几级)往往偏向于AB类甚至深AB类。随着输入信号的加大，功率放大器除了会出现增益压缩，且由于偏置电流较低，往往还会出现一段增益膨胀区域。一般在高功率区域，适度的增益膨胀会弥补增益压缩，使得功率放大器的IdB压缩点后延，从而提高线性度；但对于非恒包络调制系统,高峰均比带来更高的线性度要求,增益膨胀引入的幅度和相位失真往往不可忽视。
【发明内容】
[0004]本实用新型就是针对上述问题，提供一种可对低直流偏置下的功率放大器芯片电路进行线性度调节的可自动调节线性度的功率放大器电路。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括功率放大器、功率检测器、线性化偏置电路、第三二极管和可调电阻，其结构要点功率放大器的输入端口与功率检测器的输入端口相连，功率放大器的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路的输出端口相连，线性化偏置电路的控制端口依次通过可调电阻、第三二极管与功率检测器的输出端口相连；所述功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低。
[0006]作为一种优选方案，本实用新型所述线性化偏置电路包括三极管，三极管的发射极与所述功率放大器的偏置电压的输入端口相连，三极管的集电极与电源相连，三极管的基极分别与电阻一端、第一二极管阳极相连，电阻另一端与所述电源相连，第一二极管阴极分别与第二二极管阳极、可调电阻一端相连，第二二极管阴极接地，可调电阻另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管阳极与所述功率检测器的输出端口相连。
[0007]作为另一种优选方案，本实用新型所述可调电阻采用多段式结构，通过压焊金丝串联。[0008]另外，本实用新型所述第二二极管和第三二极管的开启电压相同。
[0009]本实用新型有益效果。
[0010]本实用新型功率检测器根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路输出电压的高低；随着输入信号的增加，抬高射频功率管的直流偏置从而提高电路在高功率区域的线性度；改善了大信号输入时由于低偏置电流引起的增益膨胀，降低了幅度和相位失真，提升了功率放大器的线性度。因此本实用新型实现了对低直流偏置下的功率放大器芯片电路线性度的调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0012]图1为未使用本实用新型时功率放大器电路的功率增益曲线。
[0013]图2为本实用新型实施例的一种电路结构。
[0014]图3为使用本实用新型后功率放大器电路的功率增益曲线。
[0015]图4为本实用新型实施例的另一种电路结构。
【具体实施方式】
[0016]如图2所示，本实用新型包括功率放大器(201)、功率检测器(202)、线性化偏置电路(205)、第三二极管(203)和可调电阻(204)，功率放大器(201)的输入端口与功率检测器
(202)的输入端口相连，功率放大器(201)的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路(205)的输出端口相连，线性化偏置电路(205)的控制端口依次通过可调电阻(204)、第三二极管
(203)与功率检测器(202)的输出端口相连；所述功率检测器(202)根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路(205)输出电压的高低。
[0017]所述线性化偏置电路(205)包括三极管(210)，三极管(210)的发射极与所述功率放大器(201)的偏置电压的输入端口相连，三极管(210)的集电极与电源(Vbb)相连，三极管(210)的基极分别与电阻(208) —端、第一二极管(207)阳极相连，电阻(208)另一端与所述电源(Vbb)相连，第一二极管(207)阴极分别与第二二极管(206)阳极、可调电阻(204)一端相连，第二二极管(206)阴极接地，可调电阻(204)另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管(203)阳极与所述功率检测器(202)的输出端口相连。
[0018]所述可调电阻(204)可设定在片外采用贴片类型的元件实现。功率放大器(201)输出端接在频谱仪上，可直接观测调试效果，确定可调电阻(204)的大小，同时通过监测直流电源的电流显示，在线性度和效率之间进行权衡考虑。
[0019]所述可调电阻(204)采用多段式结构，通过压焊金丝串联；可放置于片内。
[0020]所述第二二极管(206)和第三二极管(203)的开启电压相同。
[0021]如图3所示，虽然本实用新型整体增益有所提升，但增益膨胀情况得到明显改善，而且此时的增益膨胀对提高IdB压缩点输出功率是有利的。
[0022]下面结合【专利附图】
【附图说明】本实用新型的设置及工作过程。
[0023]首先，通过设置功率检测器(202)的外加电压，使其暂不工作，功率放大器(201)输入端接信号源并输入所需的调制信号，输出端接频谱仪，对输入功率进行扫描，得到各输入功率对应的输出功率，并绘制出功率增益曲线，得出发生增益膨胀的区域，记录发生增益膨胀的起始输入功率Pinl。
[0024]然后设置外加电源，使功率检测器开始工作，设置输入功率信号为Pinl，通过调整功率检测器(202)，得出其对应的检测电压等于两倍的Vdl ;因此，当输入信号增加时，检测电压也升高，将有电流流过第三二极管(203)、可调电阻(204)、第二二极管(206)，提高了第二二极管(206)、第一二极管(207)的电位，从而相应提高了射频功率管的BE结的电位，弥补了大信号情况下射频功率管BE结电压的下降，提高了直流偏置点，改善了此种情况下的线性度。其调试效果以及可调电阻(204)的大小，可通过实时监测频谱仪中EVM的测试情况以及直流电流的大小来确定；这样避免了在满足EVM要求的情况下偏置电流提高过大而引起效率的下降。
[0025]可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可自动调节线性度的功率放大器电路，包括功率放大器(201)、功率检测器(202)、线性化偏置电路(205)、第三二极管(203)和可调电阻(204)，其特征在于功率放大器(201)的输入端口与功率检测器(202)的输入端口相连，功率放大器(201)的偏置电压的输入端口与线性化偏置电路(205)的输出端口相连，线性化偏置电路(205)的控制端口依次通过可调电阻(204)、第三二极管(203)与功率检测器(202)的输出端口相连；所述功率检测器(202)根据输入信号的变化，控制线性化偏置电路(205)输出电压的高低。
2.根据权利要求1所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述线性化偏置电路(205)包括三极管(210)，三极管(210)的发射极与所述功率放大器(201)的偏置电压的输入端口相连，三极管(210)的集电极与电源(Vbb)相连，三极管(210)的基极分别与电阻(208)—端、第一二极管(207)阳极相连，电阻(208)另一端与所述电源(Vbb)相连，第一二极管(207)阴极分别与第二二极管(206)阳极、可调电阻(204)—端相连，第二二极管(206)阴极接地，可调电阻(204)另一端与第三二极管阴极相连，第三二极管(203)阳极与所述功率检测器(202)的输出端口相连。
3.根据权利要求1所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述可调电阻(204)采用多段式结构，通过压焊金丝串联。
4.根据权利要求2所述一种可自动调节线性度的功率放大器电路，其特征在于所述第二二极管(206 )和第三二极管(203 )的开启电压相同。
【文档编号】H03F1/32GK203445842SQ201320560413
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】郝明丽, 王统 申请人:沈阳中科微电子有限公司
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