[發(fā)明專利]一種改進(jìn)型寬帶自偏置達(dá)林頓線性放大器電路

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110199054.1
• 申請日: 2011-07-18
• 公開（公告）號: CN102324897A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭遠(yuǎn);吳健;錢峰;陳新宇;應(yīng)海濤;艾萱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京國博電子有限公司
• 主分類號: H03F1/42
• 分類號: H03F1/42;H03F3/343
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

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。特別是一種改進(jìn)型寬帶自偏置達(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，封裝簡便，易于級聯(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通信的各個頻段，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比。無論是目前使用的二代移動通信系統(tǒng)GSM體制、窄帶CDMA體制還是TDS-CDMA體制對基站功率放大器的一個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)明提出的是一種改進(jìn)型寬帶自偏置達(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))。由二只晶體三極秋管組成共射-共基的達(dá)林頓后級擴(kuò)展高頻的帶寬，通過線性補(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Q1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Q1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)林頓后級擴(kuò)展高頻的帶寬。?

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，擴(kuò)展了帶寬，同時提高三階交調(diào)IP3。一直到4.5GHz?增益都比較平坦，保持±1dB的變化量。可以滿足不同頻點(diǎn)的增益要求。?

附圖說明：

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4a是本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器小信號增益對比示意圖。?

附圖4b是本發(fā)明小信號增益、輸入輸出反射損耗示意圖。?

附圖5是本發(fā)明輸出功率1dB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)系對比示意。?

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)系對比示意圖。?

具體實(shí)施方式

?對照附圖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，擴(kuò)展了帶寬，同時提高線性度（三階交調(diào)點(diǎn)IP3）。一直到4.5GHz?增益都比較平坦，保持±1dB的平坦度。可以滿足不同頻點(diǎn)的增益要求。如圖4a,本發(fā)明與傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器小信號增益對比,?○為傳統(tǒng)達(dá)林頓放大器的小信號增益與頻率的關(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增益與頻率的關(guān)系曲線。?

對照附圖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)償電路對電路的增益、駐波等小信號參數(shù)幾乎沒有影響，(如圖4b本發(fā)明小信號增益、輸入輸出反射損耗示意圖,△為小信號增益○為輸入反射損耗◇為輸出反射損耗)，對P1dB的影響也很小（如附圖5輸出功率1dB壓縮點(diǎn)與頻率的關(guān)系示意圖）。對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)對比（○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OIP3提高4到5?dB。線性帶寬拓展2GHz到3GHz。?