[發明專利]一種低損耗自適應偏置電路及無線發射系統

有效

• 申請號: 201710485744.0
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107222174B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 蔡秋富;章國豪
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F1/32;H03F3/19;H03F3/21;H03F3/24;H04B1/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種低損耗自適應偏置電路及無線發射系統，其中，低損耗自適應偏置電路，包括具有電流鏡結構的第一NPN型三極管和第二NPN型三極管、晶體管和偏置電容。通過具體的電路結構，在輸入功率增大且不超過臨界值時，使得功率管的集電極的電流隨輸入功率的增大而增大，當輸入功率進一步增大且超過臨界值時，使得功率管的集電極的電流隨輸入功率的增大而降低，最終趨于穩定。由此可見，本發明提供的低損耗自適應偏置電路及無線發射系統能夠在高輸入功率時防止功率管的集電極的電流劇烈增加，有效調整消耗的電流和輸出功率，提升效率。此外，本電路所用器件成本較低，易于實現。

技術領域

本發明涉及功率放大器技術領域，特別是涉及一種低損耗自適應偏置電路及無線發射系統。

背景技術

功率放大器在無線通信系統中扮演重要的角色，不僅因為它決定著系統的性能表現，更是因為它是耗能最大的元件，產生大量的噪聲和熱。設計高效率的功率放大器旨在提高電池容量受限的無線終端設備的續航能力。高效率的功率放大器要求功率管的開啟電壓低，擊穿電壓高且工作在接近飽和狀態。傳統功率放大器的偏置點和負載線是按照1dB壓縮點(P1dB)最優來設計的，使得功率放大器在最大輸出功率時效率最優。但實際工作中，功率放大器最常處在的工作狀態并不是最大功率點附近，為了在效率和線性度中折中，一個重要的方法就是讓偏置點隨輸入功率的大小而變化。

為了實現效率和線性度的均衡配置，現有技術中，通過如下兩種偏置電路實現。

圖1為現有技術中提供的一種偏置電路。如圖1所示，傳統電阻偏置網絡由兩個電阻，R_A1和R_A2串聯分壓組成，通過調整兩個電阻的阻值改變偏置電壓和偏置電流。然而，當輸入信號RFIN的功率增加時，加到功率放大器的功率管Q1的基極-發射極的射頻信號的電壓和電流經過二極管整流(功率管Q1導通，基極-發射極之間相當于二極管)后，平均電流I_av隨輸入信號的功率增大而增大，導致基極-發射極電壓V_BE,Q1降低，造成功率管Q1的跨導降低，增益下降并產生相位失真。

圖2為現有技術中提供的另一種偏置電路。如圖2所示，圖2采用的偏置電路由偏置電容C_B、三極管Q20、Q30、和Q40構成。當輸入信號RFIN變大，由于偏置電容C_B的作用，偏置電路的阻抗變低，輸入信號RFIN耦合到偏置電路中的平均電流增大，即I_B,Q1增大，Q20的發射極電壓V_BE,Q20下降，使得Q1的V_BE,Q1的電壓提高，從而在輸入信號增大時補償Q1的V_BE,Q1。很顯然，上述方法中，偏置電路能夠提高功率放大器的線性度，然而，在Q20導通時，Q20的集電極的電流I_C,Q20直接提供給Q1的基極，為保持V_P穩定在直流電位，在輸入信號增大時，Q20的集電極的電流I_C,Q20也會急劇增大，會造成功率管Q1有非常大的電流消耗，導致功率放大器的效率降低。

由此可見，如何為了達到功率放大器在效率和線性度兩個方面的平衡是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種低損耗自適應偏置電路及無線發射系統，為了達到功率放大器在效率和線性度兩個方面的平衡。

為解決上述技術問題，本發明提供一種低損耗自適應偏置電路，包括具有電流鏡結構的第一NPN型三極管和第二NPN型三極管、晶體管和偏置電容；

所述第一NPN型三極管的集電極與基極連接，發射極和功率放大器的功率管的控制端連接；

所述第二NPN型三極管的集電極與基極連接，發射極和所述晶體管的第一端連接，所述晶體管的第二端接地；

所述偏置電容的第一端分別與所述第一NPN型三極管的基極、所述第二NPN型三極管的基極以及供電電源連接，第二端接地。