[發(fā)明專利]一種具有高溫漂抑制能力的自適應(yīng)偏置電路

在審

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• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110311632A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭林;章國豪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F1/32;H03F3/195;H03F3/213;H03F3/24
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明公開了一種具有高溫漂抑制能力的自適應(yīng)偏置電路，包括偏置電路和放大電路；放大電路包括匹配電路、隔直電容C1、射頻功率管QRF、電感L1；匹配電路連接于射頻輸入端與隔直電容C1之間，隔直電容C1的另一端與射頻功率管QRF的基極連接；電感L1連接于射頻功率管QRF的集電極與Vcc端之間，射頻輸出端分別與射頻功率管QRF和電感L1連接；偏置電路包括溫度補償模塊、線性化電容C2、晶體管Q3；線性化電容C2一端接地，另一端分別與溫度補償模塊和晶體管Q3連接；晶體管Q3的一端與隔直電容C1和射頻功率管QRF之間的電路連接。本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)偏置電路對參考電壓波動的敏感性且具有高溫漂抑制能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射頻集成電路的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種具有高溫漂抑制能力的自適應(yīng)偏置電路。

背景技術(shù)

功率放大器(Power Amplifier，PA)是射頻前端模組中非常重要的組成單元，其性能關(guān)系著移動終端的續(xù)航時間和通訊質(zhì)量；作為發(fā)射機中的最后一級電路，為兼顧效率與線性度指標(biāo)，其通常工作在AB類狀態(tài)，導(dǎo)通角的減小可換來效率的提高，但同時各階諧波輸出分量也在不斷增強，所以當(dāng)逐漸加大輸入射頻信號的功率電平時，功率放大器的非線性效應(yīng)將愈發(fā)嚴重，會產(chǎn)生增益壓縮與相位偏移等失真現(xiàn)象，進而影響放大信號的準(zhǔn)確性。

目前在4G智能終端市場中，GaAs基HBT(Heterojunction Bipolar Transistor，異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)器件占據(jù)著主要地位，因其具有功率密度大、單電源供電等優(yōu)勢；但是，GaAs襯底的導(dǎo)熱性較差，HBT功放工作時所產(chǎn)生的熱量不易于散失而引起器件的結(jié)溫度升高，此即為自熱效應(yīng)。進一步地，倘若熱量沒有通過合適的方法進行疏導(dǎo)或抑制，其反過來會促使功放集電極輸出電流的增加，如此便會形成惡性的熱正反饋(Thermal Runaway)，并引發(fā)電流坍塌、削弱晶體管發(fā)射結(jié)注入效率和電流增益等一系列問題。因此，自熱效應(yīng)成為限制GaAs HBT功率應(yīng)用和可靠性的最大阻礙，在功率放大器的設(shè)計過程中需要充分考慮，并且還應(yīng)融入適當(dāng)?shù)木€性化措施以保證通信系統(tǒng)的性能。

對此，傳統(tǒng)方案采用的是有源自適應(yīng)偏置技術(shù)，如圖1所示。功率管QRF的偏置由Q1和Q2組成的電流鏡提供，通過調(diào)節(jié)限流電阻R1即可獲得所需設(shè)計值；把基極和集電極接在一起作二極管用的Q1和Q3構(gòu)成基準(zhǔn)電壓電路，由于三極管Q1、Q2、Q3和QRF均采用相同的器件，所以當(dāng)溫度變化時，上述管子的基-射PN結(jié)壓降VBE將產(chǎn)生相同的變化趨勢，由此即起到溫度補償?shù)淖饔茫豢紤]到實際不理想情況，現(xiàn)有方案還引入鎮(zhèn)流電阻R2以最大化抑制溫漂。此外，到地電容C1與Q2構(gòu)成線性化電路，在工作頻率下，其整體阻抗減小，相當(dāng)于引入一條射頻通路，且由于Q2的基極電位被兩二極管鉗位至固定值，泄漏的射頻信號使得Q2的VBE下降，因而補償了QRF的電壓偏置點，達成改善功放整體線性度的目標(biāo)。

但其對參考電壓Vref的變化非常敏感：由于三極管Q2處于放大狀態(tài)，Vref的小幅波動所引起Q2基極電流的細微變化，將會被幾十倍的放大顯現(xiàn)出來，也即改變了功率管QRF的靜態(tài)工作點，這一變量再經(jīng)過QRF的放大，最終導(dǎo)致輸出信號的不確定性。

另一方面，增大鎮(zhèn)流電阻R2來對晶體管自熱效應(yīng)進行有效補償，提高熱穩(wěn)定性的同時，也增強了功率放大器于大信號輸入時的非線性。因為隨著輸入功率電平的提高，QRF所感應(yīng)出的基極電流也在不斷增加，這樣就會在R2兩端產(chǎn)生更多的壓降，由此即拉低了QRF的基極偏置電壓，如圖2所示，會造成其跨導(dǎo)的下降偏移，最終導(dǎo)致增益壓縮等非線性失真。因此，R2阻值的選取需要根據(jù)指標(biāo)要求在熱穩(wěn)定性與線性度間折中，無法做到兩者兼得。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能優(yōu)于傳統(tǒng)偏置電路對參考電壓波動的敏感性且具有高溫漂抑制能力的自適應(yīng)偏置電路，使射頻功率放大器在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中能穩(wěn)定、線性地工作。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：

一種具有高溫漂抑制能力的自適應(yīng)偏置電路，其包括偏置電路和放大電路；